研究人員開發(fā)的機(jī)器魚，是一種探索魚類游泳性能空間的高頻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。圖片來源：《科學(xué)》網(wǎng)站

仿生學(xué)對(duì)機(jī)器人研發(fā)至關(guān)重要，機(jī)器魚就是將仿生學(xué)用于機(jī)器人科學(xué)的典型例子。雖然目前機(jī)器魚在速度、靈活性等方面還無(wú)法比擬真正魚類，但差距在逐步縮小。一國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在最近的《科學(xué)·機(jī)器人》雜志上刊文，介紹了一種游泳速度和能量效率俱佳的新型機(jī)器魚，其速度可達(dá)每秒1米，而在此速度下，一個(gè)10瓦時(shí)電池組可支持其續(xù)航4.2公里。

魚在游泳時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沿著身體從頭到尾的波浪狀運(yùn)動(dòng)，增加這種波動(dòng)的頻率，就會(huì)提高其行進(jìn)的速度。一般來說，魚尾擺動(dòng)的頻率在0.1赫茲到20赫茲之間，而目前大多數(shù)模仿該種游泳風(fēng)格的機(jī)器魚，尾擺頻率都很低，小于2赫茲，不僅游動(dòng)速度慢，每秒僅能行進(jìn)四分之一到一個(gè)自身體長(zhǎng)，而且很耗能。

此次，由美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)生物工程研究實(shí)驗(yàn)室朱建忠教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，以游泳速度快而聞名的黃鰭金槍魚和大西洋鯖魚為原型，開發(fā)出一種新型機(jī)器魚。機(jī)器魚體長(zhǎng)255.3毫米、寬49.2毫米、高67.8毫米，由頭部組件、中央致動(dòng)組件和尾鰭組件3部分組成，其尾擺頻率能夠達(dá)到15赫茲，此時(shí)其每秒可行進(jìn)4個(gè)體長(zhǎng)的距離，也就是1米。該機(jī)器魚的能量效率表現(xiàn)也很優(yōu)異，當(dāng)游泳速度為每秒0.4米時(shí)，一個(gè)10瓦時(shí)電池組可支持其續(xù)航9.1公里；當(dāng)游泳速度為每秒1米時(shí)，一個(gè)10瓦時(shí)電池組可支持其續(xù)航4.2公里。

研究人員表示，生物學(xué)研究可以激發(fā)高性能機(jī)器人的設(shè)計(jì)和開發(fā)，而黃鰭金槍魚、大西洋鯖魚等鯖科魚類就是研究水下高性能運(yùn)動(dòng)行為的理想群體，他們希望通過觀察和模仿這些魚類的運(yùn)動(dòng)模式，將其生物特征結(jié)合到機(jī)器人平臺(tái)中，以優(yōu)化仿生型水下航行器的性能，并最終實(shí)現(xiàn)超越。

（原標(biāo)題：每秒一米，續(xù)航四點(diǎn)二公里 新型機(jī)器魚速度和能效大幅提高）