中国机器鱼10年修炼成正果

　　去年底，由北京航空航天大学机器人研究所和中国科学院自动化所合作研究的仿生水下机器鱼项目通过验收和鉴定。宣告了我国第一条可用于实际应用的仿生机器鱼已经研制成功。试验演示表明，这种具有我国自主知识产权的仿生水下机器鱼，稳定性强，行动灵活，自动导航控制，在水下考古、摄影、测绘、养殖、捕捞，以及水下小型运载等方面，具有广泛的应用前景。 

　　在北京一处公共游泳池中，这条身长1.23米，通体色泽亮黑，外形逼真的机器鱼在技术人员的指挥下，自由灵活地穿波逐浪，载沉载浮。如果不是机器鱼头部上方一个显眼的白色圆顶GPS导航天线，人们很难相信在水中的仅仅是台机器。 

　　提起仿生机器鱼，北京航空航天大学机器人研究所的梁建洪博士很是感慨。他表示，对仿生机器鱼的科研从他大学本科开始，一直延续到博士毕业，时间跨度长达10年。 

　　现在，展现在人们面前的仿生机器鱼主要是由动力推进系统、图象采集和图象信号无限传输系统、计算机指挥控制平台3部分组成的。梁博士表示，为了让仿生机器鱼在性能上能和真鱼相媲美，在北航机器人研究所所长王天苗教授的带领下，他们反复试验，尝试各种新的材料制作仿生机器鱼的外壳，以期减少阻力，提高速度。 

　　这次宣告科研成功的仿生机器鱼是以玻璃钢和碳纤维为主要的制造材料，机器鱼游动的最高时速可达1.5米/秒，能够在水下连续工作20小时。 

　　仿生机器鱼是靠什么方式来游动？梁博士介绍，机器鱼唯一的动力来自尾巴。机器鱼的尾巴以每秒两三下的速度拍动，尾巴可以移到身体侧面拨动，使得机器鱼转弯半径小，就好象步行者转弯比妻自行车的灵活。 

　　由于机器鱼模仿的是鱼或海豚的动作，鱼和海豚尾巴的划水动作看似简单，其实需要专门的仿生学研究其轨迹。目前研制成功的这条鱼尾巴，既不同于金枪鱼等海鱼尾巴的形状，也不同于一般淡水鱼的尾巴。梁博士介绍，这是在北航流体力学研究所孙茂教授、申功教授的指导下，通过5年的多次试验，得到一条最具优化的形状、且划动效率最高的鱼尾巴。 

　　梁博士介绍，“机器鱼有时需要潜水，水下是收不到信号的。”所以，机器鱼配备了船形的浮标天线，用一根细细的导线连通。GPS信息由之传给机器鱼。关键时候，人们也可以通过天线向它下命令，比如让它停机。 

　　因为一个浮标天线漂在水面，所以，机器鱼潜游时，人们就能追踪到大致位置，毕竟有一个白色的小浮标在。 

　　机器鱼肚子里放着十几个黑色的电池，这种锂化合物电池比锂离子电池能量更强。虽然电压不是很高，但十几个电池串连起来，功率大概两三百瓦，足够机器鱼坚持20小时，机器鱼里还留出很多空间，可以放科学仪器，也可以放铅块配重。 

　　梁博士说，最早的机器鱼，主要通过摄像头捕捉鱼体位置，及时反馈至与摄像头设备相连的智能芯片，芯片连接在电脑上。当电脑通过无线通讯方式将运动指令发射到鱼体天线十，鱼体三节身子（三个电机）以不同方式运动，就构成了鱼游动的灵活姿态。 

　　当时的仿生机器鱼虽然足够灵巧，运动的自主性却不太强，一旦失去电脑芯片的指挥，没有摄像头的视觉控制，就会乱了阵脚。而现在的机器鱼解决了这个难题，那就是用尾巴推进，不再需要电脑的后台控制，通过鱼眼睛发射的红外波，可以自动感应周围的地理情况，及时移动，并能成功避开障碍物、甚至能根据运动指令，实现上升下潜等多种运动姿态。 

　　只有机器鱼在大海里畅游时，人们才能感受它的魅力。梁建宏博士回忆道：在北戴河试验时，一条机器鱼游丢了。大家苦苦找了3天也没有踪影。两个月后，有渔民报告，打捞上来一条机器鱼，课题组去取机器鱼，才发现它偷溜后，神不知鬼不觉的跑了很远。 

　　2004年8月，机器鱼在福建东山岛附近探测沉船，随身携带摄像头，以观看海底实况。这是我过考古工作。仿生机器鱼对郑成功古战舰遗址5000米的海域进行水下摄像考察。