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   初冬的太湖還算暖和，陽光照在寬闊的水面上，飛鳥無聲地飛出灌木叢。
　　插有“北京航空航天大學”旗子的一條漁船上，博士生文力和他的同學們集中精神，跟蹤前方一個游動的家伙。它如同一條大魚隱沒于淺綠的湖水，所過之處泛起波紋。它擺動著尾巴，拖著一件白色浮標向湖心游去，速度和人行走差不多，輪廓像是一顆魚雷。
　　這是什么東西？來太湖做什么？本報記者來到北航機器人研究所，打探底細。
　　它是什么？———機器魚：一條長尾巴的魚雷
　　北航機器人所的一間實驗室里，四處擺著奇形怪狀的零件，屋子中央的兩枚“魚雷”最為顯眼，仿佛軍事博物館里的展品。它們可是游泳好手。文力同學介紹說：“白尾巴這條剛從太湖回來。”
　　眼前的這件東西，就是曾游弋太湖，監(jiān)測水質(zhì)的“仿生機器魚”。
　　這家伙身長1.6米，如果裝配的是螺旋槳，那和魚雷就幾乎沒有兩樣。魚頭更像彈頭漆成黃色，其表面是薄薄一層復(fù)合材料；體殼呈黑色，摸上去并不冰冷，它用碳纖維做成，不僅輕，而且強度好。身體和頭尾之間用不銹鋼圓框作固定。不銹鋼因為做了防腐蝕處理，顯得有些暗。
　　機器魚的后部有兩片平行于水面的尾舵，隨著尾舵轉(zhuǎn)動，機器魚可以上浮和下潛。還有一條豎直的尾鰭，用來保證平穩(wěn)。為了能夠隨意下潛，機器魚需要事先配重，用適量的鉛塊填充到肚子中，直到比重與水相同。
　　它靠什么游動？———安靜而靈活的仿生尾巴
　　機器魚唯一的動力來自尾巴。這片尾巴，由后部伸出的一只機械臂帶動。機械臂由大臂和小臂組成，位置有點像尺骨與橈骨。它們分別接到兩只電機上，做不同運動。盡管構(gòu)造簡單，合起來就可能構(gòu)成復(fù)雜的動作。你可以想象一只拿著扇子的手———肘關(guān)節(jié)也可以扭動，腕關(guān)節(jié)也可以扭動。
　　機器魚模仿的是魚或海豚的動作。魚和海豚尾巴的劃水動作看似簡單，其實需要專門的仿生學研究其軌跡，得出相應(yīng)的算法，好指揮機械尾巴運動，做到盡量平滑。細看這條尾巴，既不同于金槍魚等海魚尾巴的形狀，也不同于一般淡水魚的尾巴。據(jù)介紹，這是通過多次試驗比較優(yōu)化的形狀，其劃動效率最高。
　　實驗中，機器魚的尾巴以每秒兩三下的速度拍動，除了風聲和漁船馬達聲外，聽不到更多的噪音。機器魚是一種安靜的動物，它不像螺旋槳推動的東西那樣喧鬧，這是它的一大優(yōu)勢，而且比起螺旋槳，靠尾巴前進更加靈活。尾巴可以移到身體側(cè)面撥動，使得機器魚轉(zhuǎn)彎半徑小，就好像步行者轉(zhuǎn)彎比騎自行車的靈活。
　　它如何分析水質(zhì)？———無線發(fā)送信息
　　幾個月前藍藻泛濫，太湖北岸曾是一片稠綠。11月下旬，無錫岸邊水質(zhì)依然渾濁，波浪把均勻的綠色撕出了一縷一縷。這次機器魚攜帶的就是適用于檢測藍藻危害的水質(zhì)檢測儀，用一個鋁制環(huán)套在機器魚腹部。這個圓筒狀的儀器即時分析水樣，再把信息無線發(fā)送給船上的人們。
　　跟蹤船上設(shè)有兩臺筆記本電腦，配合機器魚和水質(zhì)檢測儀工作。一臺記錄儀器無線傳回的水質(zhì)信息，另一臺是記錄機器魚巡游時回傳的數(shù)據(jù)，比如實時的GPS航點，姿態(tài)，深度，電池的容量以及體內(nèi)溫度是否超標等。還有一個人拿GPS定位儀，手工記錄，以防電腦出現(xiàn)BUG。
　　機器魚不怕辛苦，最長時一次可以工作20小時，游60公里。它膽子大，可以去人們不敢游的危險地帶。它認得路，人們把GPS路線圖輸入它的大腦，然后它就會一邊接受天上發(fā)來的GPS信息，一邊結(jié)合地圖，判斷應(yīng)該向哪里行進。 [page_break]

　　它的方向和能量從哪里來？———GPS導(dǎo)航與鋰化合物電源
　　卸開機器魚的頭殼，里面滿滿地是組件和電線。這里是它的大腦。
　　盡管東西多，卻也不繁亂。中間一個方塊是它控制的關(guān)鍵：GPS信號接收器。它通過總線，把信號傳給電機控制系統(tǒng)。后者負責操縱尾巴。
　　機器魚肚子里放著十幾個黑色的電池，這種鋰化合物電池比鋰離子電池能量更強。雖然電壓不是很高，但十幾個電池串連起來，功率大概兩三百瓦，足夠機器魚堅持20小時。機器魚里還留出很多空間，可以放科學儀器，也可以放鉛塊配重。
　　文力說：“機器魚有時需要潛水，水下是收不到信號的。”所以，機器魚配備了船形的浮標天線，用一根細細的導(dǎo)線連通。GPS信息由之傳給機器魚。關(guān)鍵時候，人們也可以通過天線向它下命令，比如讓它停機。
　　因此，它潛游時，你也知道它在哪里———一艘白色的小船漂著呢。
　　它都干了些啥？———曾探測沉船，也曾偷偷溜走
　　1999年，國內(nèi)第一條機器魚誕生在北航機器人研究所ITM實驗室。在當時的所長王田苗教授指導(dǎo)下，大三學生梁建宏帶著課外項目《魚類仿生運動原理及其柔體潛艇模型》，參加全國大學生“挑戰(zhàn)杯”競賽，獲得了一等獎。幾年來，梁建宏和他的課題組孜孜以求，探索魚類游動的奧秘，完成了很多沒有先例的科學試驗。
　　如今，梁建宏已經(jīng)拿到了博士學位，成為北航的青年教師。而機器魚也已升級到第五代。在機器人實驗室的墻上，貼出了各種版本的機器魚照片。最早的版本身長大概0.8米，形狀如同鰻魚，運動方式也不同于目前這條。用尾巴推進，是從2003年第三代機器魚開始的。
　　2004年8月，機器魚在福建東山島附近探測沉船，隨身攜帶攝像頭，以觀看海底實況。那時的它仍然像一條魚。后來它增長變細成魚雷狀，以增加有效體積和減小阻力。經(jīng)過多項改進，它的航程提高了5倍多。
　　只有機器魚在大海里暢游時，人們才能感受它的魅力。梁建宏博士回憶道：在北戴河試驗時，一條機器魚游丟了。大家苦苦找了3天也沒有蹤影。兩個月后，有漁民報告：打撈上來一條機器魚，課題組去取機器魚，才發(fā)現(xiàn)它偷溜后，神不知鬼不覺的跑了很遠，所以當然找不到啦。
　　這次太湖試驗，航行時間更長，可靠性要求更高。雖然機器魚一路被跟蹤，但它從頭到尾都不由人們干涉，只能自己認路自己游。當然，這次它沒溜走。
　　“準備工作比較充分，使機器魚在幾天的工作中沒有出現(xiàn)問題，”回憶起太湖之行，文力頗為輕松：“心情不錯。在北京的辛苦是值得的。”
　　■相關(guān)資料
　　2007年11月下旬的太湖，一條長約1.6米的魚形機器人在科研人員的控制下，將大量的水質(zhì)數(shù)據(jù)傳回控制臺，為這個時間段太湖的水質(zhì)診斷提供第一手數(shù)據(jù)。
　　本次水質(zhì)探測任務(wù)由北京航空航天大學機器人研究所研制的新一代仿生機器魚搭載美國哈希（HACH）公司的Hydrolab多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀進行。哈希公司的水質(zhì)參數(shù)檢測儀除了能檢測常規(guī)參數(shù)外，還可以檢測葉綠素、藍綠藻等10余種參數(shù)指標，適用于檢測大范圍內(nèi)的藍藻危害。較之早先平臺，仿生機器魚的航程提高了5—6倍，在經(jīng)濟航速每小時3.6公里的情況下，航程達到60公里，相當于一口氣穿過大半個太湖。（據(jù)中國機電企業(yè)網(wǎng)）
　　 ■相關(guān)鏈接
  形形色色的機器魚  

  打入鮭魚群內(nèi)的特工機器魚

   鮭魚是一種重要的經(jīng)濟魚類，為了打入鮭魚群內(nèi)，觀察其生活和水下環(huán)境變化，2006年，英國格拉斯哥大學的研究人員制作了能模仿鮭魚游動的“特工機器魚”。

　　機器魚體表烏黑，其推進系統(tǒng)能指揮“胸鰭”和“尾部”像真鮭魚那樣運動，使機器魚游動起來。研究人員認為，如此設(shè)計的機器魚，無論是形象還是機械裝置的工作聲響都不會驚嚇到真的鮭魚。與此同時，機器魚體內(nèi)的攝影及圖像傳輸裝置，能把反映鮭魚生活的畫面?zhèn)鹘o岸上的操控人員。
　　漫游水族箱中的漂亮機器魚
　　2005年，英國埃塞克斯大學研制了3條完全自控的機器魚。它們體內(nèi)有自動傳感器，能夠聰明地探測周圍環(huán)境，自主控制游動方向，避開水中的障礙物，并對周圍環(huán)境及時做出反應(yīng)。它現(xiàn)在倫敦水族館里從容游動，供人觀賞。它身長50厘米，泳姿優(yōu)雅。據(jù)說，其速度可比金槍魚，加速度如同狗魚，動作反應(yīng)類似鰻鱺。
　　能吸引魚群的機器魚
　　2006年，北京大學研制出一種高仿真機器魚。它與普通鯉魚一般大小。試驗發(fā)現(xiàn)，它能吸引小規(guī)模的魚群跟在它身后。這條機器魚由電腦通過無線通訊方式指令，除頭頂有感應(yīng)設(shè)備外，與真魚并無二致。魚體有三節(jié)身子，分別以不同的方式運動，構(gòu)成了活靈活現(xiàn)的姿態(tài)。吃垃圾的機器魚
　　最近，哈爾濱理工大學的學生設(shè)計完成了“離線式全自動智能水上垃圾清理機器魚”，用光敏傳感器搜索垃圾，用魚嘴吃進垃圾，通過魚腹機構(gòu)傳送，最后將垃圾傾入回收倉內(nèi)，達到清除水面漂浮垃圾的目的。專家認為，配合其他器件，還可用于勘探和救生等。(科技日報記者 高博)