新型機器魚速度和能效大幅提高

科技日報華盛頓9月22日電 （記者 劉海英）倣生學對機器人研發至關重要，機器魚就是將倣生學用於機器人科學的典型例子。雖然目前機器魚在速度、靈活性等方面還無法比擬真正魚類，但差距在逐步縮小。一國際研究團隊在最近的《科學·機器人》雜誌上刊文，介紹了一種游泳速度和能量效率俱佳的新型機器魚，其速度可達每秒1米，而在此速度下，一個10瓦時電池組可支援其續航4.2公里。

魚在游泳時，會産生沿著身體從頭到尾的波浪狀運動，增加這種波動的頻率，就會提高其行進的速度。一般來説，魚尾擺動的頻率在0.1赫茲到20赫茲之間，而目前大多數模倣該種游泳風格的機器魚，尾擺頻率都很低，小于2赫茲，不僅游動速度慢，每秒僅能行進四分之一到一個自身體長，而且很耗能。

此次，由美國弗吉尼亞大學生物工程研究實驗室朱建忠教授領導的研究團隊，以游泳速度快而聞名的黃鰭金槍魚和大西洋鯖魚為原型，開發出一種新型機器魚。機器魚體長255.3毫米、寬49.2毫米、高67.8毫米，由頭部組件、中央致動組件和尾鰭組件3部分組成，其尾擺頻率能夠達到15赫茲，此時其每秒可行進4個體長的距離，也就是1米。該機器魚的能量效率表現也很優異，當游泳速度為每秒0.4米時，一個10瓦時電池組可支援其續航9.1公里；當游泳速度為每秒1米時，一個10瓦時電池組可支援其續航4.2公里。

研究人員表示，生物學研究可以激發高性能機器人的設計和開發，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動行為的理想群體，他們希望通過觀察和模倣這些魚類的運動模式，將其生物特徵結合到機器人平台中，以優化倣生型水下航行器的性能，並最終實現超越。