中科院仿生魚達國際先進水平

最新 07-18

如何讓機器具有生物屬性？如何讓機器與環境產生交互？隨著人工智慧領域研究的升溫，仿生機器研究也變得越來越受到關注。在中國科學院自動化所仿生機器魚實驗室里，水池中的機器狗魚，可以以670度每秒的轉向速度，實現高速C形轉身，達到國際先進水平。仿生魚在狹窄或危險的水下環境中檢測、軍事偵察、水下救援、水下設備檢修等方面具有巨大潛力。

10餘年探索，初步了解到魚類遊動的機制

仿生機器魚課題組成員、中科院自動化所研究員王碩介紹，課題組研究仿生魚已經有10多年了。2001年，課題組譚民研究員就開始了這方面的探索，一開始的主要工作是對魚類的跟蹤模仿。

大約兩年後，課題組發現，要提高仿生機器魚對環境的適應性，需要它有水中的三維運動能力，即除簡單的前後推動外，還要能夠上浮下潛，甚至能保持某一深度活動。為此，課題組在多關節仿生機器魚的基礎上，總結設計了一種新型機器魚，實現了仿生機器魚的俯仰和浮潛運動。

2004年，課題組創造性地提出了一種基於重心的仿生機器魚俯仰姿態與深度控制方法，用於實現機器魚水中的浮潛運動。這種方法通過調節改變機器魚的重心位置，實現對機器魚俯仰姿態的調節。

如今，經過10餘年的攻堅，課題組結合仿生學、機器人學、機械學和智能控制，探討了魚類遊動的機制，形成了身體/尾鰭推進、胸鰭推進、兩棲、海豚式推進等多個系列產品，聚焦於高機動、高游速兩大指標，搭建了利用多模式控制技術將多種性能集成到高性能機器魚的平台。

在水下環境監測、水下救撈等領域應用前景看好

王碩說，工業及軍事等領域的需求推動了仿生機器學研究，目前通過學習、模仿的方法來複制和再造生物的形態、結構、功能等成為機器人學的一個重要研究方向。

魚類是最早的脊椎動物之一，在億萬年的自然選擇中進化出非凡的水中運動能力，游泳技巧超出人類現有的航海技術。跟普通的水下推進器相比，魚類的遊動具有高效率、高機動性、低擾動的運動特點，同時還能適應水下複雜的生存環境。

王碩表示，科學家在探索一種不同於螺旋槳推進的高效率、機動靈活的水下推進方式，而仿生機器魚作為魚類推進機理和機器人技術的結合點，為研製新型的水下航行器提供了一種新思路。仿生機器魚在狹窄或危險水下環境中的監測、水下救撈、水下考古、水下設備檢修等方面具有廣闊的應用前景。

目前，國際上對仿生機器魚已經開展了很多研究工作，認為波動推進方式具有很多獨特的優勢。王碩說，目前，一些發達國家在仿生魚的研究上取得了一系列成果，自動化所也有十餘年的積累，整體研發水平處於世界前列。未來課題組將在已有的研究基礎上，對減阻、減重、動力等多方面的演算法進行技術攻關，提出更多創新性的理論成果。

研究機器海豚的課題組成員喻俊志說，雖然他們取得了一些成果，但要讓機器魚像魚一樣遊動，還有很多的困難要解決，畢竟從理論到應用要面對複雜的環境考驗。他表示，自己很享受這一過程，在智能演算法的世界中徜徉，就如同魚兒在水中暢遊一樣。

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文章來源：新華網張揚、張文;人民日報。

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