仿生机械鱼研究新进展
仿生机器鱼运动控制技术研究
仿生机器鱼运动控制技术研究一、引言仿生机器鱼是指模仿鱼类行为和机械构造的仿生智能机器人，具有很好的泳动性能，在水下探测和水下维修等领域有着广泛的应用前景。
运动控制技术是仿生机器鱼研究中的重要技术之一，本文将重点介绍仿生机器鱼运动控制技术的研究进展。
二、仿生机器鱼的运动控制技术仿生机器鱼的运动控制技术主要包括三个方面：控制算法、运动学分析和动力学分析。
下面分别进行介绍。
1.控制算法控制算法是指将机器鱼的运动状态转化为对电机控制器输出指令的过程，主要包括开环控制、闭环控制和自适应控制等。
开环控制是根据预设的电机旋转速度和时间来实现机器鱼的运动。
这种控制方法简单易行，但无法对电机输出做出准确的调整。
闭环控制是通过对电机输出信号的反馈控制来实现机器鱼的运动控制，具有较高的控制精度和稳定性。
自适应控制是根据仿生机器鱼本身的状态进行实时调整，实现具有自适应性的控制，实现更高效精准的控制。
2.运动学分析运动学分析是指分析机器鱼在水中的运动特性，包括速度、姿态、位置等，对仿生机器鱼的运动控制提供基础。
仿生机器鱼在水中的运动主要由运动元件和运动机构两部分构成。
运动元件指鱼鳍和尾鳍等，运动机构指控制元件和骨架等。
通过对运动元件和运动机构的运动学分析，可以确定仿生机器鱼在水中的运动特性。
3.动力学分析动力学分析是指分析机器鱼在水中的运动的力学特性，对仿生机器鱼的力学特性分析提供基础。
仿生机器鱼在水中的运动主要由惯性力、阻力和升力等力学特性构成。
通过对仿生机器鱼的动力学特性分析，可以确定机器鱼的运动方向及能耗等相关特性。
三、仿生机器鱼运动控制技术的应用前景仿生机器鱼在水下探测、水下维修等领域有着广泛的应用前景。
其中，水下探测是最为典型的应用之一。
由于传统的无人潜水器需要在水下缓慢移动，在水动力学上取得平衡，并适应水流，因此难以应用于深海探测。
而仿生机器鱼可以模拟鱼的运动形态，不需要外部控制器支持，可以更加有效地应对深海环境的挑战。
仿生墨鱼机器人及其关键技术研究共3篇
仿生墨鱼机器人及其关键技术研究共3篇仿生墨鱼机器人及其关键技术研究1随着科技的发展，人们对机器人的需求越来越高，尤其是在某些领域中，如海洋勘测和潜水，机器人可以替代人类进行危险和繁琐的工作。
为此，仿生墨鱼机器人应运而生。
本文将介绍仿生墨鱼机器人及其关键技术研究的概述。
一、仿生墨鱼机器人的概述仿生墨鱼机器人是由中国科学院深海科学与工程研究所的研究人员研发的一种智能水下机器人。
它采用了仿生学的原理，模仿了真正的墨鱼，外形和姿态均与真正的墨鱼十分相似。
它特别适合进行水下勘测和观测任务。
仿生墨鱼机器人采用了一些新技术，例如柔性运动、多自由度控制和自主导航等，能够自如地在水下前进，同时还配备了高清摄像头和激光雷达等设备，能够精确地捕捉周围的环境信息。
二、仿生墨鱼机器人的关键技术仿生墨鱼机器人的关键技术包括了以下几个方面：1、柔性运动技术仿生墨鱼机器人的柔性运动技术是其最大的亮点。
为了实现真正的墨鱼般的柔性运动，研究人员采用了基于流体动力学的仿生学原理，将柔性材料和机械臂等结构相结合，使机器人能够更加灵活地运动。
此外，该技术还能够使机器人在快速移动时减少水阻，降低能量消耗。
2、多自由度控制技术仿生墨鱼机器人共有八个触手，每个触手都具备多自由度的运动能力。
通过利用机械臂的多自由度控制技术，可以控制机器人在复杂的水下环境中进行高精度的定位和导航。
3、自主导航技术自主导航技术是机器人技术中比较重要的一项技术，也是仿生墨鱼机器人的关键技术之一。
通过内置的自主导航系统，可以实现机器人的自主控制和运动。
自主导航系统包括了传感器、航迹规划和动力系统等子系统。
4、智能控制技术智能控制技术是仿生墨鱼机器人的核心技术之一，具有自主学习、自适应和自主决策等特点，可以对周围环境进行感知和分析，对机器人进行控制和优化。
同时，该技术还能够保证机器人在执行任务时具有高效性、精准性和可靠性。
三、仿生墨鱼机器人的应用前景仿生墨鱼机器人具有广阔的应用前景，尤其是在水下勘测、海洋资源开发和水下灾害救援等领域中有着广泛的应用。
基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究
基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究水下机器人的研究和发展一直是科技界关注的焦点之一。
随着科技水平的不断提高和新技术的不断涌现，人们对水下机器人的期望也越来越高。
近年来，随着仿生机器鱼技术的发展，水下机器人领域迎来了一次新的变革。
一、仿生机器鱼技术的原理及应用仿生机器鱼研究的原理是基于鱼类的生物学特性，将其应用于机器人的设计和制造中。
仿生机器鱼能够根据自己的运动状态、环境变化等因素进行相应的调整和控制，从而达到一定的适应性、灵活性和智能化。
仿生机器鱼技术的应用领域非常广泛，包括水下探测、海洋环境监测、水下作业、深海勘探等方面。
与传统的水下机器人相比，仿生机器鱼具有更好的机动性、航行性和自适应性，能够在复杂的海底环境中执行各种任务。
二、水下机器人的研究现状及发展趋势当前，水下机器人在海洋勘探、海洋科学研究、海底资源开发等领域得到了广泛的应用。
在这些领域中，水下机器人需要具备高精度、高效率、高可靠性等特点，能够完成各种复杂的任务。
针对这些需求，科技界开展了大量的研究工作，涉及到机器人的机械结构、智能控制、材料制备等多个方面。
同时，仿生机器鱼技术的不断发展为水下机器人的研究提供了一种全新的思路和方法。
未来，水下机器人将会越来越普及和应用，随着人工智能、物联网等新技术的发展，水下机器人将具备更高的智能化和自主性，能够在更多的领域中发挥出更大的作用。
三、基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究案例近年来，国内外的许多研究机构和企业都在开展基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究工作。
以下是几个典型的研究案例：1. 「北京航空航天大学仿生机器人实验室」的仿生机器鱼北京航空航天大学仿生机器人实验室研制的仿生机器鱼外形逼真，能够实现自主控制、路径规划和障碍物避免等功能。
该机器鱼的研发对于提高水下机器人的智能性和机动性具有重要意义。
2. 日本东京大学研究组的多关节仿生机器鱼东京大学研究组设计的多关节仿生机器鱼由多个模块组成，能够实现自主航行、鱼群协作等功能。
仿生机器鱼的设计与控制方法研究
仿生机器鱼的设计与控制方法研究摘要：仿生机器鱼是一种模仿鱼类运动方式和外形结构的智能机器人。
它具有良好的机动性和适应性，可应用于水下探索、水环境监测和救援等领域。
本文对仿生机器鱼的设计与控制方法进行了研究，包括机器鱼的结构参数选择、运动模型建立和控制策略设计。
1. 引言随着工业技术的不断进步和人类对水下领域的不断探索，仿生机器鱼作为一种新型的智能机器人逐渐受到关注。
仿生机器鱼以其类似鱼类的流线型外形和灵活的运动方式，能够在水下环境中进行高效的工作，具有广阔的应用前景。
2. 仿生机器鱼的结构设计2.1 外形结构仿生机器鱼的外形结构应该模仿真实鱼类的形态，以获得更好的机动性和适应性。
在设计时需要考虑鱼类生物学特征，并结合目标任务进行适当的优化。
常见的仿生机器鱼结构包括鱼头、鱼身和鱼尾三个部分，并且通常采用模块化设计，以方便维修和升级。
2.2 材料选择仿生机器鱼的材料选择需要具备一定的强度和柔韧性，能够承受水下环境的压力和扭曲。
一般采用水下耐腐蚀的材料，并根据需要进行防水处理和密封设计。
3. 仿生机器鱼的运动模型仿生机器鱼的运动模型是对其运动原理进行数学建模，以实现运动控制和路径规划等功能。
模型建立的关键在于准确描述仿生机器鱼的运动机制，并考虑水流、水压和机器鱼的物理特性等因素。
4. 仿生机器鱼的控制方法4.1 基于自主学习的控制方法基于自主学习的控制方法利用机器学习算法，通过对仿生机器鱼进行训练和学习，提高其感知和决策能力。
这种方法可以实现适应性控制，使机器鱼能够在不同环境下自主调整运动策略。
4.2 基于反馈控制的控制方法基于反馈控制的方法通过传感器获取机器鱼的状态信息，并根据设定的控制策略进行调整。
这种方法需要建立准确的控制模型，并进行实时的状态反馈和控制计算。
5. 仿生机器鱼的应用领域仿生机器鱼可以应用于水下探索、水环境监测和救援等领域。
在水下探索中，仿生机器鱼可以携带传感器进行海底地质勘测和海洋生物观察；在水环境监测中，仿生机器鱼可以监测水质、测量水流速度等参数；在救援领域，仿生机器鱼可以进行水下搜救和救援行动，提高救援效率。
胸尾鳍协同推进仿生机器鱼模块化设计及CPG控制
胸尾鳍协同推进仿生机器鱼模块化设计及CPG控制胸尾鳍协同推进仿生机器鱼模块化设计及CPG控制引言：在近年来的机器人研究领域中，仿生机器鱼逐渐成为了研究热点之一。
仿生机器鱼通过对真实鱼类的形态、运动方式和控制机制进行模仿，可以在水中进行各种任务，如水下探测、水下救援等。
本文将探讨胸尾鳍协同推进仿生机器鱼的模块化设计及其中央模式发生器（central pattern generator，CPG）控制方法，并通过实验证明其性能和潜力。
一、胸尾鳍协同推进仿生机器鱼的模块化设计胸尾鳍协同推进仿生机器鱼是一种基于生物学仿生学原理设计的机器人，其主要由胸鳍、尾鳍和推进机构组成。
胸鳍模块通过模仿鱼类胸鳍的形态和运动方式，实现机器鱼的稳定性和机动性。
尾鳍模块则通过模仿鱼类尾鳍的运动方式，实现机器鱼的推进和转向能力。
推进机构模块是机器鱼的主要动力来源，可以通过电动机、液压或气动等方式驱动。
在胸尾鳍协同推进仿生机器鱼的设计中，对于每个模块的形态和运动方式的选择非常重要。
胸鳍的形态可以采用由多个关节连接而成的结构，以实现复杂的运动。
尾鳍的形态可以采用鱼类尾鳍的非对称结构，以实现对推进和转向的精确控制。
推进机构的选择要考虑到机器鱼的推进效率和动力输出能力。
模块化设计的优势在于可以根据任务需求进行个别模块的更换和升级，而无需对整个机器鱼进行改动。
这极大地提高了机器鱼的灵活性和可重复性。
同时，模块化设计也方便了对机器鱼模块的控制方法的研究和改进。
二、CPG控制方法在胸尾鳍协同推进仿生机器鱼中的应用中央模式发生器（central pattern generator，CPG）是一种通过本体神经元之间的相互作用产生周期性运动模式的控制方法。
CPG控制方法在仿生机器鱼研究中被广泛应用，因为它能够产生类似于真实鱼类游动的运动轨迹和节奏。
在胸尾鳍协同推进仿生机器鱼中，可以将CPG控制方法用于胸鳍和尾鳍模块的动作控制。
通过对CPG的参数和拓扑结构进行调整和优化，可以实现胸鳍和尾鳍的协同运动。
仿生机器人技术的最新研究进展
仿生机器人技术的最新研究进展随着科技的不断发展，机器人这一技术也随之发展壮大，而仿生机器人技术则是其中最为先进的一个分支。
仿生机器人是指在仿生学原理的指导下，设计制造出具有与生物体类似形态和功能的机器人。
目前，仿生机器人技术具有广泛的应用领域，如军事、救援、医疗、探险等。
下面，我们来看看仿生机器人技术的最新研究进展。
一、机械“老鹰眼”仿生机器人中，动物眼睛类器官的仿制一直是一个热点，而机械化的“老鹰眼”是目前最新的进展。
美国伊利诺伊大学的研究团队成功研制出一款敏感度超过生物眼睛的机械“老鹰眼”。
这种机械眼能够像真实眼睛一样，精确地捕捉高速运动物体的细节特征，具有广泛的应用价值。
未来，这种机械“老鹰眼”有望被用于监测无人机的活动或者进行深海探测等高风险任务。
二、仿生蜘蛛机器人仿生蜘蛛机器人是仿生机器人领域中的一大热点研究项目。
由瑞士联邦理工学院的研究团队开发的仿生蜘蛛机器人较早在业内获得了广泛关注。
这种机器人的动力源是一套由轻质且强度高的材料制成的四肢骨架。
通过分析蜘蛛在爬行过程中的运动方式，瑞士团队成功地重新设计出了这种材料骨架，进而生产出仿生蜘蛛机器人。
据介绍，未来这种机器人有可能被广泛应用于拍摄影视、探险作业等领域。
三、仿生鱼机器人仿生鱼机器人是仿生机器人技术领域中目前发展最为迅速的一个研究方向。
它基于动物鱼类的优秀机动性和反应速度进行模拟，并将其应用到机器人的制造过程中。
目前，美国麻省理工学院的研究团队已经开发出具有自主游泳和自我调整功能的仿生鱼机器人，这项技术在水下探测与监测方面拥有广阔前景。
四、基于神经网络的人形机器人神经网络是人脑高效性的核心原理之一，利用神经网络技术进行人形机器人的仿生设计已经成为了近年来人工智能领域最热门的研究方向之一。
日本国立信息学研究所的研究团队已经研制成功基于神经网络的人形机器人，该机器人能够自主对接其他设备并完成相应的任务。
这一技术未来将被应用于家庭、医疗、福利等方面的服务机器人系统，如护理机器人、家庭助理机器人等。
仿生学的研究进展与未来方向
仿生学的研究进展与未来方向近年来，随着科技的快速发展，仿生学作为一门跨学科的新兴科研领域正逐渐成为学者和科技工作者争相研究的热点。
其将生物学、工程学、材料科学等学科的知识融合，将模仿自然的形态、结构、功能进行科学研究和技术应用，带来了诸多创新点和前沿技术。
本文旨在介绍仿生学这一新兴领域的研究进展以及对未来方向的探索。
一、仿生学的研究进展在仿生学这一领域中，研究对象多种多样，包括昆虫、鱼类、鸟类、哺乳动物等。
通过深入研究这些生物的结构构造、生理学特征以及生态环境，对其实现的功能进行模仿，仿生学研究者们已经在航空、船舶、汽车、医疗、智能机器人等领域实现了许多突破性的成果。
1. 生物翅膀的仿真研究在航空领域，仿生研究者们借鉴昆虫翅膀的特点，对航空器进行改进。
例如，研究者们发现昆虫翅膀表面具有一定形状的微观结构，可以降低表面粘附性，从而为降低空气阻力提供助力。
同时，仿生学的目标也是通过像自然一样的方法实现更高效的运动、适应复杂的环境情况，提高航空器的安全性和经济性。
2. 鲸鱼皮肤的仿生研究在船舶领域，仿生学也有较大应用。
通过深入研究鲸鱼的皮肤特征，设计出了具有远航特性的仿生船壳。
仿生技术可以使船体外表面光滑、阻力小，大大降低货船船体摩擦力及油耗，达到减少运输成本的效果。
3. 鱼类运动机制的仿生研究在机器人领域，仿生研究者们借鉴鱼类的运动机制设计水下机器人。
例如，仿生研究者们通过深入鱼类游泳的特点，设计出了仿生鱼类机器人。
这种机器人具备非常优秀的修正机制，它的尾鳍皮下和尾鳍表面都有连成一体的舵面。
二、仿生学的未来方向仿生学的未来发展趋势和方向是令人期待的。
以下是创新的三个方面：1. 智能化和自主化随着人工智能技术的不断提升，我们可以期待仿生机器人将以更加智能、更加自主的方式实现对环境的感知、分析和决策，更好地适应环境变化。
这也包括机器人将要更加具备自我修复能力，即通过仿生学研究出的材料和结构的电话重新构建和完善自身。
仿生学中的机器鱼研究
仿生学中的机器鱼研究随着科技的不断发展，人类越来越能够模仿自然的形态和动作，而仿生学就是将科技与自然相结合的一门学科。
而在仿生学中，机器鱼的研究是一个备受关注的领域。
机器鱼通过学习鱼类的游动方式，利用先进的技术，成功地进行了模拟。
在本文中，将会介绍机器鱼研究的发展历程、原理以及未来的应用前景。
一、机器鱼研究的发展历程机器鱼的研究起源于上个世纪八十年代，当时，法国Toulon研究所的一组科学家研制出了第一个机器鱼。
虽然这只机器鱼只能进行直线游泳，但这标志着机器鱼领域得以开始。
之后，日本的一所大学进行了更深入的机器鱼研究。
他们研制出的机器鱼，不仅能够进行直线游泳，而且还可以进行弧线游泳和转向等操作。
在后来的研究中，他们实现了机器鱼会通过跳跃来实现避开障碍物的效果，从而让机器鱼看起来更像真实的鱼类。
二、机器鱼模拟原理在仿生学中，机器鱼是通过模拟鱼类运动的方式来实现的。
机器鱼的结构通常包括了鱼类的主要器官，如鳍和尾巴。
此外，它还有一个内部控制系统，能够让机器鱼自主地控制运动。
机器鱼通过一些传感器，如运动传感器和距离传感器，可以从周围环境中收集信息，然后通过控制系统对其处理，最终实现机器鱼的自主运动。
三、机器鱼的应用前景机器鱼的应用前景是非常广泛的。
在工业领域，机器鱼可以作为一种新型的水下机器人，实现深海勘探和维修工作。
在船舶领域，机器鱼可以作为一种有效的船体检测工具，帮助船舶的维护和保养。
医疗领域方面，机器鱼可以作为一种辅助治疗工具。
例如，利用机器鱼在水中控制游动，可以实现让骨折患者进行水中康复训练，从而达到更好的疗效。
在科研领域，机器鱼也可以作为实验工具，帮助科学家们进行相关研究。
例如，在环境保护方面，通过研究机器鱼对水域环境的影响，可以更好地保护水域环境。
总之，机器鱼领域的研究才刚刚开始，未来还有很多应用前景。
随着科技的不断发展和人们对未知领域的探索，机器鱼将会在更多的领域得到应用。
仿生机器鱼研究进展及发展趋势_王扬威
第27卷第2期2011年4月机械设计与研究M a c h i n e D e s i g n a n dR e s e a r c h V o l .27N o .2A p r .,2011收稿日期:2010-05-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(50775049);机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学)自主资助研究课题(S K L R S 200805C )文章编号:1006-2343(2011)02-022-04仿生机器鱼研究进展及发展趋势王扬威,王振龙,李 健(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨 150001,E -m a i l :w y w k l y @126.c o m ) 摘 要:随着海洋资源开发和利用的深入,仿生机器鱼已成为水下机器人研究的热点问题。
文中介绍了仿生机器鱼的分类,分析了各类型的游动特点。
对鱼类游动机理和仿生机器鱼的研究现状进行了综述,总结了仿生机器鱼研究的关键技术和未来发展趋势。
关键词:海洋资源;水下机器人;仿生机器鱼中图分类号:T P 242.3 文献标识码:AR e s e a r c hD e v e l o p m e n t a n dT e n d e n c y o f B i o m i m e t i c R o b o t F i s hW A N GY a n g -w e i ,W A N GZ h e n -l o n g ,L I J i a n(S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f R o b o t i c s a n d S y s t e m ,H a r b i nI n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,H a r b i n 150001,C h i n a ) A b s t r a c t :B i o m i m e t i c r o b o t f i s h h a s b e c o m e a r e s e a r c h f o c u s i n u n d e r w a t e r r o b o t d o m a i n w i t h t h e e x p l o i t a t i o n a n d u t i l i z a t i o n o f o c e a n i c r e s o u r c e s .T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e c a t e g o r i e s o f b i o m i m e t i c r o b o t f i s ha n da n a l y s e s t h ec h a r a c -t e r i s t i c s o f t h e v a r i o u s s w i m m i n g t y p e s f i r s t l y .T h e n t h e r e s e a r c h s t a t u s i nq u o o f f i s hs w i m m i n g t h e o r y a n d b i o m i m e t i c r o b o t f i s h i s r e v i e w e d .A t l a s t t h e k e y t e c h n o l o g i e s a n d t h e d e v e l o p i n gt e n d e n c y o f b i o m i m e t i c r o b o t f i s h i s d i s c u s s e d .K e y w o r d s :o c e a n i c r e s o u r c e s ;u n d e r w a t e r r o b o t ;b i o m i m e t i c r o b o t f i s h 伴随着人类文明的发展,可开采和利用的陆地资源正日益减少和枯竭。
仿生学研究中的进展
仿生学研究中的进展随着科技的不断发展，大自然中的一些现象和生物体的构造受到了越来越多的关注。
仿生学，是指通过模仿大自然中的生物体来设计、制造、改进产品和系统的学科。
近年来，仿生学研究取得了许多重大进展，本文将对部分进展进行介绍。
第一部分：仿鱼机器人鱼类拥有优秀的水动力学性能，适合在水中运动。
人们常常希望可以研发出一种仿鱼机器人，可以用于水下勘探、污染物检测等领域。
目前，仿鱼机器人的研究已经取得了一些进展。
研究人员发现，鱼类的尾鳍和背鳍都是非常重要的，可以用于调节机体的姿态和速度。
因此，在仿鱼机器人的设计中，研究人员通常会采用类似的结构。
例如，中国科学院自动化研究所研制的“鲸鲨一号”机器人，采用了仿照大白鲨的设计。
这种机器人可以进行水下摄像、探测、搬运等任务。
同时，研究人员也在不断改进仿鱼机器人的运动方式。
例如，美国麻省理工学院的研究人员发明了一种“鱼骸骨架”结构，可以使得机器人的运动更加自然、优雅。
未来，仿鱼机器人还有许多发展空间，可以应用于更广泛的领域。
第二部分：仿鸟机器人仿生学还可以启发我们仿照鸟类来设计机器人。
鸟类拥有独特的飞行能力，如何将这种飞行能力应用于仿生机器人的设计中，一直是研究者们所关注的问题。
近年来，相关论文和专利数量都在增长，说明研究者们对于仿鸟机器人越来越感兴趣。
研究人员通常会将仿鸟机器人分为七种常见类型：鸟型机器人、鸟群机器人、微型飞行器、垂直起降机器人、涂鸦机、能量驱动飞行器和多旋翼飞行器。
其中，多旋翼飞行器是比较实用的仿鸟机器人，其结构和运动方向都类似于鸟儿。
未来，仿鸟机器人将有更广泛的应用，例如在野外勘测、安防、拯救等领域，同时也有可能成为人类未来可以代替鸟儿飞行的一种方式。
第三部分：仿蚂蚁机器人蚂蚁是拥有高度社会化行为的昆虫，其复杂的行为和社交性格受到广泛关注。
因此，仿生学家们也希望可以研发出仿蚂蚁机器人，用于特定领域的应用。
仿蚂蚁机器人的设计关键在于如何模拟蚂蚁的智能和协作行为。
水下仿生机器鱼的研究进展Ⅱ—小型实验机器鱼的研制
平 台， 具有 剐 性 头 部 、 关 节 的柔 性 身 体 和 月 牙形 尾 鳍 ， 用无 线遥 控 ． 器 鱼 体 长 ８ ０ ｍ－ 中 最 大 速 度 为 ２ ｃ ５ 采 机 ９ｒ ａ 水 ０ｍ／
ｓ ，
最大转弯角速度 为 １０／ ． ２。ｓ 最小转弯半径 为 ４ ｃ 综舍性能测试实验和 Ｃ形运动控制实验表 明－ ０ｍ． 该机器鱼具有较
梁 建 宏 王 田苗 魏洪 兴 陶 伟
（ 北京 航空 航 无 大学 机 器 ＾研 究 所 北 京 １０ ８ ） ０ ０ ３
摘
要 本 文 介 绍 丁 自行 研 制 的 一 条 小 型实 验 机 器 鱼． 机 器 鱼 作 为研 究 仿 生 机 器 鱼 的 流体 力 学 性 能 的实 验 该
ｌ 弓 言 （ｎ ｒｄ ｃｉｎ ｌ Ｉ ｔ０ ｕ ｔ ） ０
金 枪鱼 和海 豚 等水 生动 物高 超 的游 泳能 力是 目 前 任 何 采 用螺 旋 桨推 进 的船 舶所 不 能 比拟 的． 仿 模 鱼 类 推 进 方式 ， 鱼类 仿 生 学 家 可 能会 为水 下 自动航 行 器 设 计 出 一种 更 好 的 动力装 置． 种小 型 的无 人 这 驾 驶航 行 器 可 用 于复 杂 海 洋 环 境下 的海 洋 观测 、 军 事监 视 水下作 业 和水 下救生等 ． 近年 来 仿 生 学 、 器 人 学 、 体 力 学 、 型 材 料 机 流 新 和 驱动 装 置 的 进 步促 进 了仿 生 机器 鱼 技术 的 发展 ． １ ９ 年 日本 名古屋 大学 的福 田敏 男分别 研制 了压 电 ９１ 陶 瓷 驱 动 的微 型 仿 胸鳍 模 式 的浮 游 机 器 人 和 Ｓ ＭＡ 驱动 的 身体渡 动式 水下 推进 器０ ． ４年美 国麻 省 ］１ ９ ９ 理 工学 院 （ Ｔ） 功研 制 了世 界上第 一 条仿 真正 意 ＭＩ 成 义 上 的仿生机 器 鱼 “ ｏ ｏ ｎ ” 该机 器 是一 条长 约 Ｒ ｂ Ｔｕ ａ ，
水下仿生机器鱼的研究进展Ⅲ—水动力学实验研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａｓ ａ ｍａ ｎ ｐ ｒ ｆ ｔ ｉ ｎ ｃ ｐ ｏ ｕ ｓｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｒ ｓ ａ ｃ ｉ ａ ｔ ｏ ｈｅ Ｂ ｏ ｉ ｒ ｐ ｌｉ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ，ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ａ ｕ ｅ ｎ ｓ ｒ ｓ ａ ｃ
维普资讯
第 ２ ４卷 第 ４期
２０ 年７ ０２ 月
机器人
ＲＢＴ Ｏ Ｏ
ＶＪ２，ｏ４ ｏ ｙ，２ ． Ｉ ４Ｎ ． ００２ ｕｌ
文 章 编 号 ：１ ０ — ４ ６ ２ ０ ） ４ ０ ０ — ５ ０ ２０ ４ （０ ２ ０— ３ ４０
水 下 仿 生 机 器 鱼 的研 究 进 展 ＩＩ Ｉ—— 水 动 力 学 实 验 研 究
Ｋｅ ｙｗｏ ｄｓ：ｒ ｏｆｓ ，ｐｏ ｅ ｅ ｓ ｅ ｅ ｓ． ｆｏｗ ｉ ｕ ｉａ ｉ ｒ ｏｂ ｉｈ ｗ ｒ ｍ ａ ｕｒ ｍ ｎｔ ｌ ｖ ｓ ａｌｚ ｔｏｎ，ｄｒ ｇ ｅ ｓｕｒ ｍ ｅ ｓ ａ ｍ ａ ｅ ｎｔ
１ 引 言 （ｎ ｒ ｄ ｃｉｎ Ｉ ｔｏ ｕ ｔ ） ｏ
对 水 生 动物 的流 体 力 学 研 究 始 于 二 十世 纪 六 十 年代． 近年 来 随 着 仿 生 学 的 发 展 ， 们 对 海 洋 生 物 高 人
中 图分 类 号 ： Ｔ ２ Ｐ４ 文献标 识码 ： Ｂ
Ｕ Ｎ ＤＥＲＷ ＡＴＥＲ Ｒｏ ＢｏＦＩ Ｈ Ｓ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＰＲｏ Ｇ ＲＥＳ Ｓ
仿生机械鱼研究新进展
仿生机械鱼研究新进展近年来，仿生机械鱼研究取得了新的进展，对于科学、技术和环境保护领域都具有重要意义。
仿生机械鱼是借鉴了生物鱼类的鱼鳍、鱼尾、水动力学和游泳方式等特点设计制造出来的机器。
首先，仿生机械鱼研究在科学领域具有重要意义。
通过深入研究生物鱼类的运动方式和生理特征，科学家们能够揭示自然界中生物的机体结构和机能性能的奥秘。
仿生机械鱼能够模拟真实鱼的运动方式，使得科学家们能够更好地理解鱼类的行为和适应性，为生物学家们提供了宝贵的研究工具。
其次，仿生机械鱼研究在技术领域也有着广泛的应用前景。
仿生机械鱼的设计和制造可以为水下探测、海洋勘探、海洋救援等领域提供创新解决方案。
例如，仿生机械鱼可以被用于水下摄像、水下声纳和水下通信等任务，能够在水下环境中更好地完成各种任务。
此外，仿生机械鱼的制造和控制技术也有望在水下机器人、智能交通等领域得到广泛应用。
再者，仿生机械鱼研究对于环境保护具有重要意义。
随着环境污染和捕捞压力的增加，水生物种的数量在快速减少。
仿生机械鱼可以被用于监测海洋环境、调查水生物种群和保护水生生态系统等任务，有助于及时发现和解决环境问题。
此外，仿生机械鱼还可以被用于海洋生物保护区的巡逻和监测，为维护生物多样性和保护海洋生态系统做出贡献。
值得一提的是，近年来，仿生机械鱼的研究取得了一些新进展。
传统仿生机械鱼主要通过模拟真实鱼的游泳方式来实现，但存在着机体结构复杂、制造难度大和控制精度不高等问题。
然而，最近一项研究表明，利用智能材料和机械设计方面的突破，可以开发出更加高效和精确的仿生机械鱼。
例如，研究人员发现，利用电致变色性形状记忆合金等智能材料可以实现仿生机械鱼鱼鳍的形状变化，从而提高机械鱼的运动效率和控制性能。
此外，还有研究表明，通过利用微型化和纳米技术，可以制造出更小巧和精确的仿生机械鱼，有望在微观环境中实现各类精准操作。
综上所述，仿生机械鱼研究在科学、技术和环境保护领域都取得了新的进展，并具有广泛的应用前景。
仿生机器鳐鱼多模态运动控制与优化方法研究
仿生机器鳐鱼多模态运动控制与优化方法研究仿生机器人技术近年来取得了长足的进展，其中仿生鱼类机器人因其鱼类独特的游动方式备受关注。
在众多的仿生鱼类机器人中，仿生机器鳐鱼作为一种具有多模态运动能力的机器人，引起了研究者们的广泛关注。
本文将探讨仿生机器鳐鱼多模态运动控制与优化方法的研究。
一、仿生机器鳐鱼多模态运动控制方法的研究1.1 融合中央模式发生器的控制方法仿生机器鳐鱼的多模态运动控制需要依靠中央模式发生器（CMG），通过生成动作模式来驱动运动。
CMG是仿生机器鳐鱼的核心控制装置，通过对鱼类运动的观察与分析，可以得到不同运动模式的参数。
研究者可以将这些参数输入到CMG中，通过控制CMG生成相应的动作模式，从而实现仿生机器鳐鱼的多模态运动控制。
1.2 基于反馈控制的运动控制方法除了中央模式发生器之外，反馈控制也是仿生机器鳐鱼多模态运动控制的重要方法之一。
通过利用传感器获取机器鳐鱼当前的位置、速度等信息，并通过算法进行实时分析和计算，可以实现对机器鳐鱼的运动进行精确控制。
反馈控制方法能够使机器鳐鱼对外界环境变化做出快速反应，并相应调整运动模式，以适应不同的情境。
1.3 基于学习算法的运动优化方法为了进一步提高仿生机器鳐鱼的运动性能，研究者们还提出了基于学习算法的运动优化方法。
通过将机器鳐鱼的运动过程抽象为一个优化问题，可以利用进化算法、遗传算法等方法对运动过程进行全局优化，以获得更加高效、稳定的运动模式。
这种方法可以通过模拟和演化仿生机器鳐鱼的运动过程，从而实现对机器鳐鱼的模式选择和参数优化。
二、仿生机器鳐鱼多模态运动控制与优化方法的挑战与前景2.1 挑战在研究仿生机器鳐鱼多模态运动控制与优化方法的过程中，面临着一些挑战。
首先，仿生机器鳐鱼的多模态运动控制需要综合考虑多种因素，如速度、姿态、动力学等，这对控制算法提出了较高的要求。
其次，仿生机器鳐鱼的多模态运动需要进行实时的反馈控制，这要求控制系统具备快速响应和高精度的实时计算能力。
仿生机器鱼研究的进展与分析--魏清平
好 、 噪声 低 、 对 周 围环境影 响小 等优点
正 是鱼类 这些运 动特 点引起 生物学 家 、 力学 家浓
厚 的兴趣 , 深 入研 究其运 动机理 以揭 示形成 鱼类这 些运 动特点 的 内在 原 因 同时机 器人 学者 也在 鱼类 的 启发 下 , 通过 模仿 鱼类 的运动 方式 , 不断研 制和 完善具有鱼类 运动 特点 的仿 生机 器 鱼 , 以期构 建采用 高效 、 高机 动游 动方式 的新 型水 下机器 人系统 一般 来说 , 按 鱼类运 动的 时间特性 可 以将 鱼类 的游动 分为 周期游 动和瞬 时游 动 而根 据 鱼类 游动 时产生推进 力的 部位不 同 , 可 以将鱼 的游 动模式分 为身体 尾鳍 模式 , 和 中央鳍 对鳍模 式 , 对 鳍模 式方面都 有很 多工作 两 类 ` 目前 , 仿 生机 器鱼 研究 在身体 尾鳍模 式和 中央鳍
和 ` 通过 定性 分析 , 将 波动鳍 产 生的力分 为两 部分 鳍 刺简 单振 动产 生的 垂直 于鱼 鳍基 线 的力 肠 鳍面 波 动运 动产 生的 平行 于鱼 鳍基 线 的力 凡 利用 流体 力 学中 的作 动 盘理 论 来研 究 波 动鳍 运 动
理论分 析 了鳃 科模 式 的水 动力 特性
一
联 合使 用 非 定常 翼 型理 论和 叶片 元 但 这 些理论 也有
这 些 早期 的理 论研 究分 析 了 鱼体 游动 过程 中的受 力情
况 , 建立 了鱼体 推进 模型 , 为后续 仿 生机器 鱼的运 动建模 奠 定了理 论基础
原因
一定 的局 限性 , 基本 上都 没有考 虑 涡流对 鱼类推进 的影响 , 也没 能解释 鱼类 高效游 动 的本质
我们也要
随 着数 字 粒子 成 像测 速仪
仿生机器鱼在水域监测中的应用研究
仿生机器鱼在水域监测中的应用研究随着科技的发展，越来越多的仿生技术被应用于现实生活中，其中就包括了仿生机器鱼。
仿生机器鱼不仅能够模仿鱼类的游动方式，而且还能够搭载各种传感器，以实现对水域的全面监测。
本文将从仿生机器鱼原理、水质监测、水生态监测、未来发展等角度探究仿生机器鱼在水域监测中的应用研究。
一、仿生机器鱼原理仿生机器鱼是一种仿生机器人，采用了类似于鱼类游泳的运动方式。
其主要由负责运动的运动控制系统、负责传感器安装和信息采集的外皮结构和电池电源系统组成。
仿生机器鱼的运动原理是通过铰链联动和电机驱动，使用机械鳃板、尾鳍、胸鳍等结构运动，以达到摆动、推进和转向的效果，并且能不受水流干扰进行高精度的运动。
仿生机器鱼真实的游动方式、逼真的身体形态和运动行为，使其能够更好地模拟自然环境和生物行为。
二、水质监测水质是衡量水环境水质的重要指标之一，现行的水质检测方法都有很大的局限性。
仿生机器鱼通过内置不同种类传感器来检测水体的环境信息。
通过水温、水流速度、水深度等传感器收集到的数据，可以更准确地监测和评估水体的环境质量。
此外，仿生机器鱼还可通过多参数的传感器，包括PH值、化学物质、溶氧度和有机物质等等，不仅有助于监测水体污染及水体变化，还可用于智能水域管理，随时掌握水体状态的变化趋势，对水体治理和生态保护提供有力支持。
三、水生态监测水生态系统的变化会影响到整个水域的生物多样性和生态可持续性。
仿生机器鱼搭载了高精度的传感器，能够监测水域内的生物群落及其变化，具有高度敏感度和高灵敏度。
如果在自然环境中发现了鱼类数量骤减或其他异常情况，仿生机器鱼会及时发出警告，以便进行相关的治理和监管。
此外，仿生机器鱼还可以模拟鱼类行为习惯，并定期巡游一些特定区域，模拟鱼类之间的互动、捕食和繁殖活动，促进水域生态平衡，为环境监测和保护提供更加精准的数据支持。
四、未来发展可编程控制的仿生机器鱼未来的潜力无限，它将成为水域环境监测、商业生态旅游和水产养殖等方面的重要工具。
仿生机器鱼
研究报告成绩哈尔滨工业大学创新研修课研究报告报告题目仿生机器鱼的国内外研究进展课程名称仿生机器鱼水下推进技术学生姓名刘砚文学号6110810539专业机械设计制造及自动化学院英才学院任课教师刘军考刘英想二O一二年十一月制仿生机器鱼的国内外研究进展伴随着人类文明的发展,可开采和利用的陆地资源正日益减少和枯竭。
海洋面积占地球面积的71%,海洋中蕴藏着丰富的生物资源和矿产资源。
21世纪是海洋的世纪,人类开发海洋和利用海洋的脚步,随着科技的发展逐渐加快。
具有海洋勘测、海底探查、海洋救捞、海底管道检测、以及水下侦查和跟踪功能的水下机器人,已成为探索海洋、开发海洋和海洋防卫的重要工具。
仿生机器鱼可以进行长时间、大范围、工况较复杂的水下作业，可以用于机动性能要求较高的场合，进行海洋生物考察、海底勘探和海洋救生等等许多场合。
军事方面，由于仿生机器鱼在声纳上的表现形式和生物鱼类几乎相同，具有噪声低，对环境扰动小，敌方不容易发现等特点，这极有利于隐蔽鉴于仿生机器鱼的诸多优点，国内外学者越来越重视新型仿生机器鱼的研究与开发，取得了很多阶段性的成果，设计了各种各样的机器鱼样机，机器鱼的理论和实验研究已渐显规模。
采用传统螺旋桨推进器的水下机器人,在螺旋桨旋转推进过程中会产生侧向的涡流,增加能量消耗、降低推进效率,且有噪声。
海洋生物中的鱼类,种类繁多、形态各异,经过亿万年的进化,使其具有了非凡的游动能力。
鱼类通过身体运动推动周围的水,以此来获得推进力,对于涡流的精确控制使得鱼类游动推进效率高、机动性好。
模仿鱼类的游动推进模式,研制出高效低噪、灵活机动的仿生机器鱼,用以进行水下复杂环境作业,已经成为研究人员追求的目标。
但是,现有的仿生机器鱼还难以满足实用性的要求。
仿生机器鱼难以实现完全柔性的推进运动,推进效率难以与鱼类媲美,机动性和稳定性还存在不足,操纵性、智能控制、通讯等问题还有待解决。
仿生机器鱼研制现状将首先对国外和国内进行对比说明机器鱼的发展动向：1.国外研制现状：随着高新技术的发展, 1994年MIT研究组成功研制了世界上第一条真正意义上的仿生金枪鱼, 开启了机器鱼研制的先河。
机器鱼研究报告
机器鱼研究报告1. 引言机器鱼是一种仿生机器人，通过模拟鱼类的游泳动作和行为来实现自主运动。
机器鱼在水下环境中具有优异的机动性能和灵活性，因此在海洋勘探、水产养殖和水下救援等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍机器鱼的发展历程、原理、应用和未来发展方向。
2. 发展历程机器鱼的研究始于20世纪90年代，最早由美国麻省理工学院的研究人员提出。
最早的机器鱼采用电动机驱动尾鳍，通过模拟鱼类的尾动作实现游动。
随着材料科学和控制技术的进步，现代机器鱼不仅能够模拟鱼类的游泳动作，还可以实现智能化、协同控制和远程操作。
3. 工作原理机器鱼的运动主要依靠尾鳍和胸鳍的运动。
通常采用柔性材料制作尾鳍，通过变形和摆动产生推进力。
同时利用电动机、水泵等装置通过控制尾鳍和胸鳍的协同运动模拟鱼类的游泳动作。
此外，机器鱼还配备有传感器，如摄像头、水质监测器等，用于感知和采集周围环境信息。
4. 应用领域机器鱼在海洋勘探、水产养殖和水下救援等领域具有广泛的应用前景。
4.1 海洋勘探机器鱼可以搭载各种传感器，如声纳、摄像头和水质监测器，用于进行海洋生态监测、海底地质勘探和海洋资源调查。
机器鱼可以自主进行探测和采集数据，可以在复杂的海底环境中灵活机动，大大提高了海洋勘探的效率和精度。
4.2 水产养殖机器鱼可以应用于水产养殖中的水质监测、鱼类疫病的预防和饲料的投放。
通过搭载水质监测器，机器鱼可以监测水中的溶解氧、温度和污染物的浓度等指标，为水产养殖提供实时的数据支持。
此外，机器鱼还可以模拟鱼类的行为并投放饲料，提高鱼类的生长速度和养殖效益。
4.3 水下救援机器鱼可以用于水下救援任务中的搜救和侦察工作。
机器鱼可以配备摄像头和声纳等传感器，用于搜索和定位被困的人员或潜水器材。
机器鱼具有较小的体积和机动性，可以在狭窄的空间中进行搜索，并在紧急情况下提供迅速的救援。
5. 未来发展方向随着人工智能和机器学习等技术的快速发展，机器鱼还可以进一步实现智能化和自主决策能力。
仿生水下机器人研究现状及其发展趋势
仿生水下机器人研究现状及其发展趋势近年来，随着科技的不断进步和人们对水下资源的探索需求的增加，仿生水下机器人成为了研究热点之一、仿生水下机器人是通过模仿海洋生物的外形结构和运动方式，利用先进的传感器和控制算法实现水下探测、操控和作业等功能的机器人。
目前，仿生水下机器人的研究现状主要体现在以下几个方面：1.机械结构设计：仿生水下机器人的结构设计追求与生物相似，常常模仿鱼类、鳐鱼等海洋生物的外形结构，以提高水下机器人的机动性和操纵性。
例如，鱼类类似的船体结构和鳃片造型的腹鳍可以提高水下机器人的运动效率和流线性能。
2.运动控制算法：仿生水下机器人的运动控制算法通常基于海洋生物的运动方式，如鳍运动、尾蹼运动等。
通过合理设计的运动控制算法，仿生水下机器人能够在水下环境中实现高效、稳定的机动性能，实现多自由度的运动。
3.传感器技术：为了更好地适应复杂的水下环境，仿生水下机器人需要借助先进的传感器技术实现环境感知和对象探测。
常用的传感器包括声呐、摄像头、压力传感器等。
这些传感器能够为仿生水下机器人提供实时的环境信息，提高其水下导航和任务执行能力。
4.自主水下探测：仿生水下机器人能够自主地探测、记录和分析水下环境中的地理和生物信息。
通过搭载多种传感器和数据处理技术，仿生水下机器人能够实现海底地形的三维测绘、海洋生物的观测和研究等任务。
在未来的发展中，仿生水下机器人的研究将朝着以下几个方向发展：1.多机器人协作：随着对海洋和深海资源的需求不断增加，单一的仿生水下机器人往往不能满足复杂任务的需求，因此多机器人协作将成为未来的发展趋势。
通过建立机器人之间的通信和协作机制，多个仿生水下机器人可以实现分布式任务的执行。
2.智能化与自主化：智能化是未来仿生水下机器人研究的重要方向。
通过引入机器学习、深度学习等技术，提高仿生水下机器人的智能化程度，使其能够更好地适应复杂的水下环境，并自主地执行任务。
3.能源与续航能力的提升：仿生水下机器人的能源和续航能力对其在实际应用中的持续作业至关重要。
仿生机器鱼的设计和研究
仿生机器鱼的设计和研究自从人类引领着科技进步以来，仿生工程逐渐走进了人们的生活。
仿生技术的应用不仅改变了现实生活，也推动了科技的飞速发展。
其中，仿生机器的研发正受到越来越多的关注。
在这些机器之中，仿生机器鱼的出现让人们眼前一亮。
仿生机器鱼所蕴藏的飞跃，正体现了我国科技发展和应用水平的提高。
一、仿生机器鱼的设计初衷仿生机器鱼，有着丰富的内涵和广阔的应用前景。
仿生机器鱼是指模仿生物鱼类的外形、结构和运动方式，设计与制造出来的机器鱼。
仿生机器鱼的研究始于2004年，最初设计目的是模拟海洋环境下的操纵和执行任务。
最初，仿生机器鱼的设计初衷，是为了执行与海洋有关的任务，如探测水下情况，支持搜救工作以及减轻对海洋生态环境的破坏和损害。
随着研究的不断深入，仿生机器鱼已经应用到了智能机器人、自主控制、水下探测等多个领域。
二、仿生机器鱼的工作原理仿生机器鱼主要由电机、水轮或螺旋线、控制设备以及鱼的外部壳体组成。
仿生机器鱼的工作原理与真实鱼类极为相似。
它可以在水中舒展几何，像真正的鱼一样自由自在的栖息和游动。
仿生机器鱼通过装有水泵的尾部推进器、装有导轮的鱼尾、光学传感器、电子控制器和锂电池组成的控制系统来实现自主运动和控制，进而达到仿生效果。
三、仿生机器鱼的应用场景1.海洋探测仿生机器鱼是一个理想的海洋探测工具。
它通过真实模拟鱼类的外形、结构和运动方式，摆脱了传统探测器在海底工作所面临的问题，如通讯传输受干扰和无法跨越大面积地带等问题。
2.流体力学研究仿生机器鱼的出现，为流体力学的研究带来了崭新的思路。
仿生机器鱼能够发挥极大的作用，对水下流体的动力特性进行研究，在水下声波传播、声纳处理、减水噪声等方面取得一定的成果。
3.商业应用仿生机器鱼的应用可以拓宽水下商业领域。
以渔具商为例，仿生机器鱼可以扮演新型的诱饵，可以提高传统钓鱼的效率，可应用于渔业生产中。
四、仿生机器鱼的未来展望仿生机器鱼的研究不仅仅是探究科学和技术，更是对未来的展望和期待。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
“如果看到一只游动的鱼，你会想到什么？”如果有人问起这个问题，按照笔者的思维，准是会回答：“清蒸的的话会是非常的鲜美，红烧的的话口感应该会更加香。
”而带着同样的问题，笔者走进仿生机器鱼课题组，组员们给出的答案却超出了日常生活，他们的回答是：“看见尾鳍的一摆一动，勾起我们的是如何能进一步改进控制算法，在仿生鱼身上更完美地实现鱼类的波动推进方式。
”
“用智能算法来理解鱼之乐”
按预约的时间，笔者来到了仿生鱼课题组所在的办公室——自动化大厦9层906室。
课题组成员王硕研究员热情地将我们请到了十三层咖啡厅，点上一壶茶水，在茶叶的沉落之间，为我们一一讲述关于仿生机器鱼的话题。
仿生机器鱼的研究工作由复杂系统控制与管理国家重点实验室的谭民研究员组织和指导，多名研究员、副研究员和在读博士生、硕士生共同合作开展。
一边品茶，王硕一边回忆起课题组的情况。
顺着时间的脉络，他将课题组的情况进行了简要的回顾。
王硕告诉笔者：“仿生鱼作为课题组的研究内容，已经长达十余年之久。
最早是在2001年，谭民老师和北京航空航天大学王田苗教
授交流时，谈到是否可以将研究所智能控制算法应用于工业设计中。
受其启发，课题组开始了仿生鱼的研究。
”2001年算是探索起步阶段，这一时期主要是对鱼类的跟踪模仿。
到2003年前后，课题组的研究进入到一个新的阶段：三维仿生运动阶段。
为了提高任务的环境适应性，需要机器鱼具有水中的三维运动能力，也就是需要机器鱼除了推进外还要能够上浮下潜，甚至维持某一深度。
课题组在已有多关节仿生机器鱼的基础上，总结设计了一种新型机器鱼，基于改变胸鳍攻角法，完成仿生机器鱼的俯仰和浮潜运动，设计的机器鱼既可实现俯仰和浮潜，响应迅速，动态特性好。
到2004年，课题组提出一种基于重心改变法的仿生机器鱼俯仰姿态与深度控制方法,用于实现机器鱼水中的浮潜运动。
据介绍，这种方法利用一种可调整位置的配重块结构，以改变机器鱼的重心位置，进而实现机器鱼俯仰姿态的调节。
2005年之后，课题组开始了仿生机器鱼转身、快速起动、运动中变速和转向、倒游、定深、制动等高机动控制研究。
经过十多年的坚持和攻坚，课题组在对鱼类深入观察的基础上，结合仿生学、机器人学、材料学、机械学和智能控制，深入探讨了鱼类游动的机制，形成了身体/尾鳍推进、胸鳍推进、子母式、长鳍、两栖、海豚式推进等多个系列，聚焦高机动、高游速两大指标，目前已实现利用多模式控制技术将多种性能集成到高性能机器鱼平台。
课
题组成员介绍说，他们所研制出的多仿生机器鱼群体协作与控制仿生机器鱼，是参照鱼类游动的推进机理，利用机械、电子元器件和智能材料实现水下推进的运动装置，具有低噪声、高效率、高机动性、高隐蔽性等特点。
目前，课题组已在机器人学的顶期国际期刊IEEE Transactions on Robotics和IEEE Robotics and Automation Magazine上发表多篇文章，在国际仿生机器鱼领域占有重要的一席之地。
“在鱼类身上找寻前行的新力量”
随着科技的深入发展和产业、军事等领域应用需求的拉动，仿生机器学（Biomimetics）研究越来越受到关注。
“通过研究、学习、模仿的仿生学方法来复制和再造生物的形态、结构、功能、工作原理及控制机制等已成为机器人学的一项重要研究内容。
”王硕说道。
据介绍得知，鱼类作为自然界最早出现的脊椎动物，经过亿万年的自然选择，进化出了非凡的水中运动能力，其游泳技巧远远高出人类现有的航海技术。
和普通的水下推进器相比，鱼类的游动具有高效率、高机动性、低扰动的运动特点和对复杂生存环境的高度适应性等特点。
为了适应新的需要，国内外科学家都在探索不同于螺旋桨推进的其他高效率、机动灵活的水下推进方式。
“仿生机器鱼作为鱼类推进机理和机器人技术的结合点，为研制新型的水下航行器提供了一种新
思路，具有重要的研究价值和应用前景，可用于狭窄或危险水下环境中的监测、军事侦察、水下救捞、水下考古、海洋生物观察、水下设备检修等工作。
”
目前，仿生机器鱼系统的研究在理论和应用等方面已开展了很多研究工作，研究已经表明波动推进方式具有很多独特的优势。
课题组成员介绍说，一些发达国家很重视仿生鱼的研究，其中美、日均取得一些成果，日本三菱重工就研发出用于观赏的机器鱼，市场售价达到每条1000美元。
目前，自动化所在这方面的研究已经积累十余年的时间，研发水平也处于世界的前列。
近年来，研究所每年一届的科学开放日上，由课题组“饲养”的仿生鱼像是研究所的迎宾礼仪，每次都出现在自动化大厦的一层大厅里，在水池里自由自在地游动，总是吸引一大群小朋友驻足观赏，或是与鱼逗趣。
科技处张冬梅老师把目光聚焦在研究所的这些高新科技成果上，积极搭建起科普平台，越来越多的初中生、小学生走进研究所实验室，感受科技的魅力。
其中，仿生鱼的参观总是必不可少的项目之一。
在笔者的多次带队参观中，总是能感受到广大参观者对于这一成果的好奇和喜爱。
不仅如此，课题组所研发的各类仿生机器鱼也已经进入山东省科技馆、吉林省科技馆、张家港科技馆等科普展馆，备受人们青睐。
仿生机器鱼研究是将课题组原来积累较为深厚的智能算法与仿生学等其他学科知识进行融合，从而开辟了一个崭新的研究方向，经过
十多年的持续研究，取得了一系列的研究成果，并还将在已有的研究基础上对减阻、减重、动力、算法等诸多方面进行技术攻关，提出更多创新性的理论成果。
“波动推进是一种不同于螺旋桨的推动方式，这种深藏在自然界的力量值得我们投注心力，需要人们潜心去研究，将为水下航行提供一种新的前行力量。
”
“在智能世界像鱼一样自由自在的畅游”
在和课题组成员的交流过程中，“观察”二字是笔者感受较深的字眼。
课题组成员告诉笔者，关于仿生鱼的研究，离不开对鱼类的观察，或者说，离不开对各种鱼类相关研究的研究。
前不久，课题组仿生鱼研究又取得新突破，其中之一便是源于对真实鱼类C形起动过程的细致观察，提出了“基于虚拟C形管道的动态轨迹法”来实现仿鱼高机动运动。
课题组成员周超于2003年进入到研究所攻读博士学位，毕业后留在了课题组继续进行仿生鱼的研究工作。
勤于观察如同基因注入了身体，已经成为了他的一种性格。
“因为研究鱼，对鱼有了一种别样的感情，每次看到鱼的时候，总是会默默的观赏一下，看它的行进路径，看它的摆动，会想到自己所研发出来的鱼的机动性，灵活性。
”
课题组喻俊志老师06年开始进行海豚相关研究。
多年来，一直潜心于观察海豚的各种动作。
“在所有能够跃水的水生动物中，海豚采用背腹式推进，即在竖直面内上下拍动尾鳍，能够得到更佳的俯仰机
动能力，更适于在水面附近做上下翻飞的动作，具有比其它鱼类更小的跃水门限速度。
”根据这一观察结果，喻老师和其他几个老师一起开始着手研制可以跃出水面的机器海豚。
这一目标经过多年的努力，于今年夏天取得了阶段性进展，课题组基于攻角的机器海豚快速游动控制算法，实现了1.5倍体长的最高直线游速，并在国际上首次实现了机器海豚的跃水：机器人身体完全跃出水面，并完整复现“出水——空中滑行——再入水”这一生物跃水过程。
在和喻老师交谈的过程中，他还告诉笔者：“现在对于海豚已经有了一种特殊的感情，周末有时间的话，就会带着孩子一起到海洋馆看海豚表演，观赏海豚在跃出水面的美丽瞬间。
”
尽管课题组已经取得了不少的成果，但在和课题组成员的交流中，他们无不说到“这些都还只是基础阶段的研究”。
喻老师坦言：“要想实现像鱼类一样自由自在的游动，还有很多的困难要面对，毕竟从理论到应用还要面对更为复杂的环境考验，每一次成功都是建立在无数次尝试和失败的基础上。
而每一次把失败克服之后，就又会面对新的问题，在这样一个过程中，自己总是舍不得停下来，不知不觉便坚持了十余年。
”
此次走进实验室访谈结束时，也顺便聊了些花絮内容，方知课题组的喻俊志等几位年轻老师们，都已为人父母，在繁忙的研究任务下，对家庭投入的时间便少了，对于“二者不可得兼”的状况，喻老师打趣的说：“少了和孩子逗趣的快乐，但我们体会着鱼的快乐。
”
访谈临近结束，笔者禁不住想到庄子与惠施的一段经典问答：“子非鱼，焉知鱼之乐？”课题组成员潜心于仿生鱼的研制，用大量的心血和精力投注在各类鱼上。
或许，在他们的心里，如期实现仿生鱼的各种动作的过程就如同鱼儿在畅游，他们也自由自在地徜徉在智能算法的世界里吧！
试验中的仿生鱼——优雅转身
试验中的仿生鱼——群鱼戏水
北京三十五中学生来所参观仿生鱼
如果没有一旁的电器，你可曾会想到这是一只研制的仿生鱼？
2012年第八届“自动化之光”科学开放日上，中央电视台记者拍
摄报道仿生鱼。