一條機(jī)器魚

能不能“絲滑”地在水里游動(dòng)？

一起點(diǎn)進(jìn)來(lái)看看

視頻里的仿生機(jī)器魚

是華南理工大學(xué)吳賢銘智能工程學(xué)院

鐘勇教授團(tuán)隊(duì)從自然界汲取靈感

利用魚類游動(dòng)時(shí)展現(xiàn)出的

獨(dú)特生物力學(xué)和流體力學(xué)特性

歷經(jīng)多年的潛心研究

研制出的高效仿生推進(jìn)結(jié)構(gòu)

從實(shí)驗(yàn)室到深海

這條“魚”竟是水下探索隱身高手

這款仿生機(jī)器魚

不僅擁有高達(dá)90%以上的

“弗勞德推進(jìn)效率”

在3Hz的游動(dòng)頻率下

最快速度可達(dá)每秒2.15倍體長(zhǎng)

而且最小轉(zhuǎn)彎半徑僅為0.2倍體長(zhǎng)

幾乎可以媲美真魚的靈動(dòng)

與傳統(tǒng)水下機(jī)器人相比

它具有以下兩大優(yōu)勢(shì)

環(huán)境友好

仿生機(jī)器魚“絲滑”融入魚群

傳統(tǒng)的水下機(jī)器人

常常依賴強(qiáng)大的動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)對(duì)抗洋流

噪音、動(dòng)作幅度之大

使它們對(duì)周圍生物造成較大干擾

而仿生機(jī)器魚則完全不同

它采用了獨(dú)特的柔性推進(jìn)方式

能夠像真正的魚類那樣

在水中悠然穿梭

幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何多余的聲音或擾動(dòng)

能夠做到與周圍環(huán)境融為一體

與魚同游，和諧共處

高效節(jié)能

仿生機(jī)器魚展示

鐘勇教授團(tuán)隊(duì)聚焦仿生機(jī)器魚

在水下三維空間的高效運(yùn)動(dòng)

打造出仿生柔性矢量推進(jìn)器

摒棄了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中繁雜的部件組合

更加輕量化的整體結(jié)構(gòu)

大幅削減了機(jī)械摩擦與運(yùn)轉(zhuǎn)能耗

避免額外的能量損耗與控制難題

控制算法復(fù)雜度也顯著降低

減少了對(duì)計(jì)算資源的依賴

使能量能更精準(zhǔn)地用于推進(jìn)

仿生機(jī)器魚游動(dòng)效率顯著攀升

這樣神奇高效的科技

是如何被研發(fā)出來(lái)的？

十年磨一“鰭”

這個(gè)團(tuán)隊(duì)讓仿生魚游出“冠軍級(jí)”數(shù)據(jù)

在人類科技發(fā)展的長(zhǎng)河中

大自然始終是一座無(wú)盡的靈感寶庫(kù)

在每年的繁殖季節(jié)

魚群依照習(xí)性會(huì)洄游產(chǎn)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(wěn)定

而傳統(tǒng)的螺旋槳式水下機(jī)器卻很難做到

這引發(fā)了鐘勇的探究欲望：

魚類為什么可以在逆流的情況下穩(wěn)定前進(jìn)？

鐘勇教授團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室的金魚

為此

鐘勇的實(shí)驗(yàn)室里

住進(jìn)一群特殊的“伙伴”

——金魚

這些活潑的小家伙

不僅是團(tuán)隊(duì)成員們的好朋友

更是研究工作的重要幫手

鐘勇教授團(tuán)隊(duì)開展研究

利用這些金魚

鐘勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了

大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比

螺旋槳機(jī)器魚與擺尾式機(jī)器魚的樣機(jī)

成功發(fā)現(xiàn)魚類的擺尾產(chǎn)生的力學(xué)效應(yīng)

以及魚群實(shí)現(xiàn)能量利用最大化的集群效應(yīng)

這為仿生魚技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展

提供了新的靈感和方向

仿生機(jī)器魚內(nèi)部構(gòu)造可視化

通過仔細(xì)觀察金魚的運(yùn)動(dòng)軌跡和行為模式

團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化仿生機(jī)器魚的設(shè)計(jì)

使其更加貼近真實(shí)的魚類

形態(tài)各異的仿生機(jī)器魚

十幾年如一日的不懈努力

和無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

讓鐘勇教授制造的仿生機(jī)器魚越來(lái)越多

他們大小不一、形態(tài)各異

且都有著“冠軍級(jí)”性能指標(biāo)

幫助團(tuán)隊(duì)的研究獲得多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)

仿生機(jī)器魚相關(guān)論文多次獲獎(jiǎng)

“科技的最終目的是服務(wù)社會(huì)。”

鐘勇始終強(qiáng)調(diào)

科研不僅是學(xué)術(shù)突破

更需要切實(shí)回應(yīng)產(chǎn)業(yè)和社會(huì)的需求

鐘勇教授（中間）指導(dǎo)學(xué)生

一次實(shí)驗(yàn)過程中

鐘勇把仿生機(jī)器魚放到室外的池塘里

卻偶然發(fā)現(xiàn)魚群不僅沒發(fā)現(xiàn)異樣

反而跟在機(jī)器魚后面游

這個(gè)現(xiàn)象啟發(fā)了鐘勇：

能否利用機(jī)器魚去誘導(dǎo)真實(shí)魚群？

于是鐘勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開展了

海洋牧場(chǎng)和深沿海養(yǎng)殖項(xiàng)目研究

發(fā)掘仿生機(jī)器魚更多的應(yīng)用潛力

仿生機(jī)器魚在水中游動(dòng)

海洋經(jīng)濟(jì)是國(guó)家發(fā)展的重要方向

仿生機(jī)器魚在其中大有用武之地

鐘勇教授介紹道

仿生機(jī)器魚可以成為

海洋牧場(chǎng)里的“牧羊犬”

針對(duì)目標(biāo)魚群進(jìn)行“驅(qū)散”和“誘導(dǎo)”

提升海洋養(yǎng)殖的生產(chǎn)效率

仿生機(jī)器魚還可以進(jìn)行

水底地圖繪制

水生物探測(cè)與監(jiān)控

對(duì)于維護(hù)近海、河運(yùn)的水環(huán)境

以及生物種群的多樣性

具有重要意義

在生活中

仿生機(jī)器魚也可以用于

海洋館與游客互動(dòng)展覽

或私人魚缸寵物機(jī)器魚使用

在仿生機(jī)器魚的基礎(chǔ)上

團(tuán)隊(duì)的科研視野還涵蓋了

柔軟機(jī)器人

智能控制與診斷

等諸多重要領(lǐng)域

這樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)背后

有什么支撐力量？

海闊憑“魚”躍

吳賢銘智能工程學(xué)院的“科研生態(tài)圈”

就像魚兒離不開水

鐘勇教授說(shuō)

自己所在的吳賢銘智能工程學(xué)院

是團(tuán)隊(duì)開展科學(xué)研究的底氣

學(xué)院構(gòu)筑多維度科研創(chuàng)新生態(tài)體系

助力師生科研創(chuàng)新突破

充足的科研實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地

學(xué)院擁有機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、3D打印實(shí)驗(yàn)室、智能傳感實(shí)驗(yàn)室、本科生雙創(chuàng)實(shí)驗(yàn)室等高端平臺(tái)，支持師生從理論到實(shí)踐的探索。

打造學(xué)院四大研究中心

打造極限制造研究中心、安全智能機(jī)器人研究中心、智能醫(yī)療與輔助裝置研究中心、智能網(wǎng)聯(lián)車輛研究中心， 促進(jìn)各類研究交流，推進(jìn)交叉學(xué)科協(xié)作。

搭建高水平交流平臺(tái)

通過舉辦“超級(jí)機(jī)器人國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議”搭建高水平交流平臺(tái)，激發(fā)有組織科研活力。

面向?qū)W生，實(shí)施學(xué)業(yè)導(dǎo)師全程覆蓋

在本科生培養(yǎng)上，采用導(dǎo)師培養(yǎng)模式。注重學(xué)生科研培養(yǎng)、學(xué)業(yè)指導(dǎo)和發(fā)展規(guī)劃。支持本科生從大一起加入科研團(tuán)隊(duì)，在真實(shí)項(xiàng)目中淬煉能力。

構(gòu)建“以賽促教、以賽促創(chuàng)”實(shí)踐平臺(tái)

以特色賽事“機(jī)器人挑戰(zhàn)賽”為載體，構(gòu)建“以賽促教、以賽促創(chuàng)”實(shí)踐平臺(tái)，點(diǎn)燃青年學(xué)子科研熱情。

特別是在人才培養(yǎng)上

學(xué)院注重采用科研探索的培養(yǎng)模式

理論與實(shí)踐教學(xué)相融合

培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力

團(tuán)隊(duì)合作精神

以及領(lǐng)導(dǎo)能力、表達(dá)能力

來(lái)自2021級(jí)智能制造專業(yè)的

本科生張健然表示

在機(jī)器魚課題組的長(zhǎng)期學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程中

不僅對(duì)機(jī)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

并從中發(fā)現(xiàn)了當(dāng)前正在進(jìn)行的

畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的研究方向

2021級(jí)博士生洪梓村

則在機(jī)器魚項(xiàng)目中獲得了

許多在國(guó)際會(huì)議上展示研究成果的機(jī)會(huì)

持續(xù)拓展智能機(jī)器人領(lǐng)域的前沿認(rèn)知

而像仿生機(jī)器魚這樣

讓學(xué)生們投身其中的科研項(xiàng)目

在這里還有很多

例如：

車聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

車聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括移動(dòng)式路測(cè)感知站、自動(dòng)駕駛小車和多旋翼無(wú)人機(jī)，具備多模態(tài)感知與邊緣計(jì)算能力，采集道路環(huán)境信息并實(shí)現(xiàn)與車端/空端的低延遲通信；支持端到端控制與決策研究，實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃和避障行駛功能；支持低空動(dòng)態(tài)巡航與任務(wù)協(xié)同，具備實(shí)時(shí)視頻回傳與目標(biāo)識(shí)別能力。

水陸兩棲四足機(jī)器人系統(tǒng)

水陸兩棲四足機(jī)器人系統(tǒng)具備優(yōu)異的地形適應(yīng)性，能在陸地和水中靈活穿梭，適用于野外巡檢與復(fù)雜環(huán)境作業(yè)。本科生可參與其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)開發(fā)及基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能訓(xùn)練。

智能仿生手系統(tǒng)

智能仿生手系統(tǒng)高度還原人手功能，支持自適應(yīng)抓取與靈巧操作，并集成多模態(tài)感知能力。本科生可參與機(jī)械手設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成及智能控制算法開發(fā)，實(shí)現(xiàn)具身智能抓取。

依托華南理工大學(xué)深厚底蘊(yùn)

扎根廣州國(guó)際校區(qū)新工科環(huán)境

多維度科研創(chuàng)新生態(tài)體系

100%擁有境外博士學(xué)位的國(guó)際化師資團(tuán)隊(duì)

成為學(xué)院人才培養(yǎng)的最大底氣

學(xué)院開設(shè)的智能制造工程

與機(jī)器人工程兩大本科專業(yè)

交出優(yōu)異答卷

近三年

畢業(yè)生深造率由56%提升至76%

選擇就業(yè)的畢業(yè)生100%高質(zhì)量落實(shí)就業(yè)去向

正值高考季

海闊憑魚躍

誠(chéng)邀各位有志青年選擇華南“鯉”工

和優(yōu)秀者一起游入大海

游向未來(lái)

華南理工大學(xué)　學(xué)生記者團(tuán)

信息來(lái)源：吳賢銘智能工程學(xué)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

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若需轉(zhuǎn)載，敬請(qǐng)聯(lián)絡(luò)

郵箱：hgxcb@scut.edu.cn

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