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    2007年12月5日，由北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所和中國科學(xué)院自動(dòng)化所合作研究的仿生水下機(jī)器魚項(xiàng)目通過驗(yàn)收和鑒定。宣告了我國第一條可用于實(shí)際應(yīng)用的仿生機(jī)器魚已經(jīng)正式研制成功。試驗(yàn)演示表明，這種具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的仿生水下機(jī)器魚，穩(wěn)定性強(qiáng)，行動(dòng)靈活，自動(dòng)導(dǎo)航控制，在水下考古、攝影、測(cè)繪、養(yǎng)殖、捕撈，以及水下小型運(yùn)載等方面，具有廣泛的應(yīng)用前景。
 
　　■機(jī)器魚研究跨度長達(dá)10年，主要靠尾巴來游動(dòng)
 
　　在北京一處公共游泳池中，一條身長1.23米，通體色澤亮黑，外形逼真的機(jī)器魚在技術(shù)人員的指揮下，自由靈活地穿波逐浪，載沉載浮。如果不是機(jī)器魚頭部上方一個(gè)顯眼的白色圓頂GPS導(dǎo)航天線，人們很難相信在水中的僅僅是臺(tái)機(jī)器。
 
　　提起仿生機(jī)器魚，北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所的梁建宏博士很是感慨。他表示，對(duì)仿生機(jī)器魚的科研從他大學(xué)本科開始，一直延續(xù)到博士畢業(yè)，時(shí)間跨度長達(dá)10年。
 
　　現(xiàn)在，展現(xiàn)在人們面前的仿生機(jī)器魚主要是由動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)、圖像采集和圖像信號(hào)無線傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)指揮控制平臺(tái)3部分組成的。梁博士表示，為了讓仿生機(jī)器魚在性能上能和真魚媲美，在北航機(jī)器人研究所所長王田苗教授的帶領(lǐng)下，他們反復(fù)試驗(yàn)，嘗試各種新的材料制作仿生機(jī)器魚的外殼，以期減少阻力，提高速度。
 
　　這次宣告科研成功的仿生機(jī)器魚是以玻璃鋼和碳纖維為主要的制造材料，機(jī)器魚游動(dòng)的最高時(shí)速可達(dá)1.5米/秒，能夠在水下連續(xù)工作20小時(shí)。
 
　　仿生機(jī)器魚靠什么方式來游動(dòng)？梁博士介紹，機(jī)器魚唯一的動(dòng)力來自尾巴。機(jī)器魚的尾巴以每秒兩三下的速度拍動(dòng)，尾巴可以移到身體側(cè)面撥動(dòng)，使得機(jī)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。
 
　　由于，機(jī)器魚模仿的是魚或海豚的動(dòng)作。魚和海豚尾巴的劃水動(dòng)作看似簡(jiǎn)單，其實(shí)需要專門的仿生學(xué)研究其軌跡。目前研制成功的這條尾巴，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。梁博士介紹，這是在北航流體力學(xué)研究所孫茂教授、申功炘教授的指導(dǎo)下，通過5年的多次試驗(yàn)，得到的一條最具優(yōu)化的形狀，且劃動(dòng)效率最高的魚尾巴。
 
　　■機(jī)器魚可以自動(dòng)感應(yīng)周圍的地理情況
 
　　梁博士介紹，“機(jī)器魚有時(shí)需要潛水，水下是收不到信號(hào)的?！彼?，機(jī)器魚配備了船形的浮標(biāo)天線，用一根細(xì)細(xì)的導(dǎo)線連通。GPS信息由之傳給機(jī)器魚。關(guān)鍵時(shí)候，人們也可以通過天線向它下命令，比如讓它停機(jī)。
 
　　因?yàn)橛幸粋€(gè)浮標(biāo)天線漂在水面，所以，機(jī)器魚潛游時(shí)，人們就能追蹤到大致位置，畢竟有一個(gè)白色的小浮標(biāo)在。 　　機(jī)器魚肚子里放著十幾個(gè)黑色的電池，這種鋰化合物電池比鋰離子電池能量更強(qiáng)。雖然電壓不是很高，但十幾個(gè)電池串聯(lián)起來，功率大概兩三百瓦，足夠機(jī)器魚堅(jiān)持20小時(shí)。機(jī)器魚里還留出很多空間，可以放科學(xué)儀器，也可以放鉛塊配重。
 
　　梁博士說，最早的機(jī)器魚，主要通過攝像頭捕捉魚體位置，及時(shí)反饋至與攝像頭設(shè)備相連的智能芯片，芯片連接在電腦上。當(dāng)電腦通過無線通訊方式將運(yùn)動(dòng)指令發(fā)射到魚體天線時(shí)，魚體三節(jié)身子（三個(gè)電機(jī)）以不同方式運(yùn)動(dòng)，就構(gòu)成了魚游動(dòng)的靈活姿態(tài)。
 
　　當(dāng)時(shí)的仿生機(jī)器魚雖然足夠靈巧，運(yùn)動(dòng)的自主性卻不太強(qiáng)，一旦失去電腦芯片的指揮，沒有攝像頭的視覺控制，就會(huì)亂了陣腳。而現(xiàn)在的機(jī)器魚解決了這個(gè)難題，那就是用尾巴推進(jìn)，不再需要電腦的后臺(tái)控制，通過魚眼睛發(fā)射的紅外波，可以自動(dòng)感應(yīng)周圍的地理情況，及時(shí)移動(dòng)，并能成功避開障礙物，甚至能根據(jù)運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)上升下潛等多種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。

       ■機(jī)器魚可以隨身攜帶攝像頭，以觀看海底實(shí)況
 
　　只有機(jī)器魚在大海里暢游時(shí)，人們才能感受它的魅力。梁建宏博士回憶道：在北戴河試驗(yàn)時(shí)，一條機(jī)器魚游丟了。大家苦苦找了3天也沒有蹤影。兩個(gè)月后，有漁民報(bào)告，打撈上來一條機(jī)器魚，課題組去取機(jī)器魚，才發(fā)現(xiàn)它偷溜后，神不知鬼不覺地跑了很遠(yuǎn)。
 
　　2004年8月，機(jī)器魚在福建東山島附近探測(cè)沉船，隨身攜帶攝像頭，以觀看海底實(shí)況。這是我國考古工作者首次利用機(jī)器魚輔助水下考古工作。仿生機(jī)器魚對(duì)鄭成功古戰(zhàn)艦遺址5000米的海域進(jìn)行水下攝像考察。它在研究人員的操縱下，多次快速、靈活地接近目標(biāo)，從不同角度進(jìn)行拍攝錄像，并及時(shí)將水下沉船、銅火炮等圖像資料傳輸?shù)降孛鎴D像中心，供正在鄭成功古戰(zhàn)艦遺址現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水下考古的專家及工作人員下一步分析研究使用。
 
　　梁博士介紹，仿真機(jī)器魚在協(xié)助考古時(shí)，仍然像一條魚?；貙?shí)驗(yàn)室后，為了增加有效體積和減少阻力。他們又經(jīng)過多項(xiàng)改進(jìn)，把仿真機(jī)器魚增長變細(xì)，成現(xiàn)在的魚雷狀，這樣，它的航程一下子就提高了5倍多。
 
　　■太湖藍(lán)藻泛濫，機(jī)器魚大顯身手
 
　　去年，無錫藍(lán)藻泛濫，太湖北岸曾是一片稠綠。去年11月下旬，無錫岸邊水質(zhì)依然渾濁，嚴(yán)測(cè)藍(lán)藻，獲得水域內(nèi)水質(zhì)的數(shù)據(jù)就顯得尤為重要了。可人工的監(jiān)測(cè)方法只能是一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)地采集，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)的空間數(shù)據(jù)。這下仿生機(jī)器魚就大顯神威了，它在科研人員的控制下，攜帶適用于檢測(cè)藍(lán)藻危害的水質(zhì)檢測(cè)儀，其實(shí)也就是將一個(gè)鋁制環(huán)套在機(jī)器魚腹部。這個(gè)圓筒狀的儀器即時(shí)分析水樣，再把信息無線發(fā)送給船上的人們。
 
　　仿生機(jī)器魚游弋太湖，必將所達(dá)之處的水質(zhì)數(shù)據(jù)傳回控制臺(tái)，為這個(gè)時(shí)間段太湖的水質(zhì)診斷提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)。機(jī)器魚不怕辛苦，最長時(shí)一次可以工作20小時(shí)，游60公里，相當(dāng)于一口氣穿過大半個(gè)太湖。它膽子大，可以去人們不敢游的危險(xiǎn)地帶。它認(rèn)得路，人們把GPS路線圖輸入它的大腦，然后它就會(huì)一邊接收天上發(fā)來的GPS信息，一邊結(jié)合地圖，判斷應(yīng)該向哪里行進(jìn)。
 
　　梁建宏博士介紹，當(dāng)時(shí)他們所有的工作人員都集中精神，跟蹤這個(gè)前方游動(dòng)的“家伙”。它如同一條大魚隱沒于淺綠的湖水中，所過之處泛起波紋。
 
　　前不久的這次太湖試驗(yàn)，航行時(shí)間更長，可靠性要求更高。機(jī)器魚一路被跟蹤，但它從頭到尾都不由人們干涉，自己認(rèn)路自己游?！霸趲滋斓墓ぷ髦?，仿生機(jī)器魚沒有出現(xiàn)任何問題，為水下機(jī)器魚項(xiàng)目通過驗(yàn)收和鑒定奠定了基礎(chǔ)。”梁博士坦言。