一條機器魚

能不能“絲滑”地在水里游動？

一起點進來看看

視頻里的仿生機器魚

是華南理工大學吳賢銘智能工程學院

鐘勇教授團隊從自然界汲取靈感

利用魚類游動時展現出的

獨特生物力學和流體力學特性

歷經多年的潛心研究

研制出的高效仿生推進結構

從實驗室到深海

這條“魚”竟是水下探索隱身高手

這款仿生機器魚

不僅擁有高達90%以上的

“弗勞德推進效率”

在3Hz的游動頻率下

最快速度可達每秒2.15倍體長

而且最小轉彎半徑僅為0.2倍體長

幾乎可以媲美真魚的靈動

與傳統水下機器人相比

它具有以下兩大優勢

環境友好

仿生機器魚“絲滑”融入魚群

傳統的水下機器人

常常依賴強大的動力系統來對抗洋流

噪音、動作幅度之大

使它們對周圍生物造成較大干擾

而仿生機器魚則完全不同

它采用了獨特的柔性推進方式

能夠像真正的魚類那樣

在水中悠然穿梭

幾乎不會產生任何多余的聲音或擾動

能夠做到與周圍環境融為一體

與魚同游，和諧共處

高效節能

仿生機器魚展示

鐘勇教授團隊聚焦仿生機器魚

在水下三維空間的高效運動

打造出仿生柔性矢量推進器

摒棄了傳統設計中繁雜的部件組合

更加輕量化的整體結構

大幅削減了機械摩擦與運轉能耗

避免額外的能量損耗與控制難題

控制算法復雜度也顯著降低

減少了對計算資源的依賴

使能量能更精準地用于推進

仿生機器魚游動效率顯著攀升

這樣神奇高效的科技

是如何被研發出來的？

十年磨一“鰭”

這個團隊讓仿生魚游出“冠軍級”數據

在人類科技發展的長河中

大自然始終是一座無盡的靈感寶庫

在每年的繁殖季節

魚群依照習性會洄游產卵

在逆流而上的過程中

魚群常常可以在水流沖擊中保持穩定

而傳統的螺旋槳式水下機器卻很難做到

這引發了鐘勇的探究欲望：

魚類為什么可以在逆流的情況下穩定前進？

鐘勇教授團隊實驗室的金魚

為此

鐘勇的實驗室里

住進一群特殊的“伙伴”

——金魚

這些活潑的小家伙

不僅是團隊成員們的好朋友

更是研究工作的重要幫手

鐘勇教授團隊開展研究

利用這些金魚

鐘勇帶領團隊進行了

大量的理論分析和實驗驗證

通過實驗對比

螺旋槳機器魚與擺尾式機器魚的樣機

成功發現魚類的擺尾產生的力學效應

以及魚群實現能量利用最大化的集群效應

這為仿生魚技術的進一步發展

提供了新的靈感和方向

仿生機器魚內部構造可視化

通過仔細觀察金魚的運動軌跡和行為模式

團隊不斷優化仿生機器魚的設計

使其更加貼近真實的魚類

形態各異的仿生機器魚

十幾年如一日的不懈努力

和無數次的實驗驗證

讓鐘勇教授制造的仿生機器魚越來越多

他們大小不一、形態各異

且都有著“冠軍級”性能指標

幫助團隊的研究獲得多個獎項

仿生機器魚相關論文多次獲獎

“科技的最終目的是服務社會。”

鐘勇始終強調

科研不僅是學術突破

更需要切實回應產業和社會的需求

鐘勇教授（中間）指導學生

一次實驗過程中

鐘勇把仿生機器魚放到室外的池塘里

卻偶然發現魚群不僅沒發現異樣

反而跟在機器魚后面游

這個現象啟發了鐘勇：

能否利用機器魚去誘導真實魚群？

于是鐘勇帶領團隊進一步開展了

海洋牧場和深沿海養殖項目研究

發掘仿生機器魚更多的應用潛力

仿生機器魚在水中游動

海洋經濟是國家發展的重要方向

仿生機器魚在其中大有用武之地

鐘勇教授介紹道

仿生機器魚可以成為

海洋牧場里的“牧羊犬”

針對目標魚群進行“驅散”和“誘導”

提升海洋養殖的生產效率

仿生機器魚還可以進行

水底地圖繪制

水生物探測與監控

對于維護近海、河運的水環境

以及生物種群的多樣性

具有重要意義

在生活中

仿生機器魚也可以用于

海洋館與游客互動展覽

或私人魚缸寵物機器魚使用

在仿生機器魚的基礎上

團隊的科研視野還涵蓋了

柔軟機器人

智能控制與診斷

等諸多重要領域

這樣一個團隊背后

有什么支撐力量？

海闊憑“魚”躍

吳賢銘智能工程學院的“科研生態圈”

就像魚兒離不開水

鐘勇教授說

自己所在的吳賢銘智能工程學院

是團隊開展科學研究的底氣

學院構筑多維度科研創新生態體系

助力師生科研創新突破

充足的科研實驗室場地

學院擁有機器人實驗室、3D打印實驗室、智能傳感實驗室、本科生雙創實驗室等高端平臺，支持師生從理論到實踐的探索。

打造學院四大研究中心

打造極限制造研究中心、安全智能機器人研究中心、智能醫療與輔助裝置研究中心、智能網聯車輛研究中心， 促進各類研究交流，推進交叉學科協作。

搭建高水平交流平臺

通過舉辦“超級機器人國際學術會議”搭建高水平交流平臺，激發有組織科研活力。

面向學生，實施學業導師全程覆蓋

在本科生培養上，采用導師培養模式。注重學生科研培養、學業指導和發展規劃。支持本科生從大一起加入科研團隊，在真實項目中淬煉能力。

構建“以賽促教、以賽促創”實踐平臺

以特色賽事“機器人挑戰賽”為載體，構建“以賽促教、以賽促創”實踐平臺，點燃青年學子科研熱情。

特別是在人才培養上

學院注重采用科研探索的培養模式

理論與實踐教學相融合

培養學生解決問題能力

團隊合作精神

以及領導能力、表達能力

來自2021級智能制造專業的

本科生張健然表示

在機器魚課題組的長期學習和實踐過程中

不僅對機器魚的硬件和軟件

有了全面而深入的理解

還積累了豐富的實踐經驗

并從中發現了當前正在進行的

畢業設計課題的研究方向

2021級博士生洪梓村

則在機器魚項目中獲得了

許多在國際會議上展示研究成果的機會

持續拓展智能機器人領域的前沿認知

而像仿生機器魚這樣

讓學生們投身其中的科研項目

在這里還有很多

例如：

車聯網實驗系統

車聯網實驗系統包括移動式路測感知站、自動駕駛小車和多旋翼無人機，具備多模態感知與邊緣計算能力，采集道路環境信息并實現與車端/空端的低延遲通信；支持端到端控制與決策研究，實現路徑規劃和避障行駛功能；支持低空動態巡航與任務協同，具備實時視頻回傳與目標識別能力。

水陸兩棲四足機器人系統

水陸兩棲四足機器人系統具備優異的地形適應性，能在陸地和水中靈活穿梭，適用于野外巡檢與復雜環境作業。本科生可參與其結構設計、控制系統開發及基于強化學習的智能訓練。

智能仿生手系統

智能仿生手系統高度還原人手功能，支持自適應抓取與靈巧操作，并集成多模態感知能力。本科生可參與機械手設計、系統集成及智能控制算法開發，實現具身智能抓取。

依托華南理工大學深厚底蘊

扎根廣州國際校區新工科環境

多維度科研創新生態體系

100%擁有境外博士學位的國際化師資團隊

成為學院人才培養的最大底氣

學院開設的智能制造工程

與機器人工程兩大本科專業

交出優異答卷

近三年

畢業生深造率由56%提升至76%

選擇就業的畢業生100%高質量落實就業去向

正值高考季

海闊憑魚躍

誠邀各位有志青年選擇華南“鯉”工

和優秀者一起游入大海

游向未來

華南理工大學　學生記者團

信息來源：吳賢銘智能工程學院

圖：受訪者提供

文：趙求知

微信編輯：楊曉霓

初審：冀早早

二審：盧慶雷

終審：鄒浩

華工原創，版權所有

若需轉載，敬請聯絡

郵箱：hgxcb@scut.edu.cn

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