马楷东 张瑞荣 郭 鑫 许铭扬 浦玉学

(合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥 230009)

引言

随着目前对于水下航行器的各方面研究不断深入,人们逐渐将目光转向自然界中鱼类本身高效、灵活的运动方式上,通过模仿自然界中鱼类的外形特征以及运动方式,并将其成果应用在水下航行器研究中.自仿生机器鱼成为国内外仿生学领域研究热点以来,美国、日本、英国和中国等多个国家的研究机构相继研发成功具备不同鱼种特征的仿生机器鱼,并已应用在许多不同的应用场景.

通过对2000 年到2020 年之间关于仿生机器鱼的研究进行调研,当前关于仿生机器鱼的研究主要集中在两方面[1],一方面通过观察自然界中鱼类运动的形式,研究其运动机理并将成果应用在水下航行器中.这一方面研究的主要方向可以分为两类,一类是研究通过身体或尾鳍的摆动向前游动的鱼类,这种鱼类的推进方式被称为BCF 模式,具有代表性的是美国东北大学使用形状记忆合金模仿鱼体摆动,并成功研制了机器鳗鱼样机[2],以及中国科学院自动化研究所李林等制作的鲹科模式仿生型水下航行器等[3-4];另一类是研究通过中间鳍或对鳍的摆动向前游动的鱼类,这种推进方式被称为MPF 推进模式[5-6].其中高帅[7]在2014 年发表的仿生鳐鱼的结构设计与实验研究具有一定的代表性.

另一方面的研究则是从自然界中鱼类的形体特征出发[8],研究其外观形状在其游动过……