张 川，文小玲，喻 盈，黄晨华

武汉工程大学电气信息学院，湖北 武汉430205

随着科学技术的不断发展，机器人技术在工业、农业、国防及人们的日常生活中得到越来越广泛的应用［1-2］。仿生机器鱼因其灵活、游动速度和效率高等特点在水下探测、水产养殖、水环境监测等领域有广阔的应用前景。1994 年，麻省理工学院研制出第一条仿生机器鱼“Robo Tuna”［3］，尾部推动结构达到8 个关节，推进效率91%，速度1.5 m/s，但是结构复杂，总共有近3 000 个零件，体长达到了1.25 m。2005 年，英国埃塞克斯大学研制的“fish-G9”机器鱼［4］，使用3 个伺服电机构成驱动结构，游动速度达到0.9 m/s，体长缩短至0.52 m。2012 年，新加坡国立大学电气与计算机工程系徐建新等人采用了两关节的鱼尾结构［5］，不具备上浮下潜功能，长度为0.25 m。 2019 年，印度的萨斯特拉大学采用了多关节的鱼尾结构［6］，让机器鱼的游动姿态有极高的拟真度，但是也增加了控制的复杂程度。在机器鱼的尾部结构方面，关节数量多具有灵活、速度快、姿态拟真度高等优点，同时也会带来长度和控制难度增加的弊端，而关节数量少的机器鱼具有体积小、控制容易、结构简单的特点，缺点则是速度会相对降低。Sfakiotakis 等［7］的研究表明机器鱼的机动性与参与推进的身体部分占比有关，占比越高、机动性越高，但占比过高会引起游动姿态的混乱，最后提出了合理的推进部分占比。HUANG 等［8］提出了基于神经网络的机器鱼避障控制方法，并通过仿真验证了其可行性，但因神经网络需要大量的训练集数据和漫长的训练过程而无法实现机器鱼的实时避障控制。……