一條機器魚

能不能“絲滑”地在水里游動？

一起點進(jìn)來看看

視頻里的仿生機器魚

是華南理工大學(xué)吳賢銘智能工程學(xué)院

鐘勇教授團隊從自然界汲取靈感

利用魚類游動時展現(xiàn)出的

獨特生物力學(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(dá)90%以上的

“弗勞德推進(jìn)效率”

在3Hz的游動頻率下

最快速度可達(dá)每秒2.15倍體長

而且最小轉(zhuǎn)彎半徑僅為0.2倍體長

幾乎可以媲美真魚的靈動

與傳統(tǒng)水下機器人相比

它具有以下兩大優(yōu)勢

環(huán)境友好

仿生機器魚“絲滑”融入魚群

傳統(tǒng)的水下機器人

常常依賴強大的動力系統(tǒng)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(jìn)方式

能夠像真正的魚類那樣

在水中悠然穿梭

幾乎不會產(chǎn)生任何多余的聲音或擾動

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(jìn)器

摒棄了傳統(tǒng)設(shè)計中繁雜的部件組合

更加輕量化的整體結(jié)構(gòu)

大幅削減了機械摩擦與運轉(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

減少了對計算資源的依賴

使能量能更精準(zhǔn)地用于推進(jìn)

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(fā)出來的？

十年磨一“鰭”

這個團隊讓仿生魚游出“冠軍級”數(shù)據(jù)

在人類科技發(fā)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(jié)

魚群依照習(xí)性會洄游產(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)？

鐘勇教授團隊實驗室的金魚

為此

鐘勇的實驗室里

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(lǐng)團隊進(jìn)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(fā)現(xiàn)魚類的擺尾產(chǎn)生的力學(xué)效應(yīng)

以及魚群實現(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

仿生機器魚內(nèi)部構(gòu)造可視化

通過仔細(xì)觀察金魚的運動軌跡和行為模式

團隊不斷優(yōu)化仿生機器魚的設(shè)計

使其更加貼近真實的魚類

形態(tài)各異的仿生機器魚

十幾年如一日的不懈努力

和無數(shù)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(tài)各異

且都有著“冠軍級”性能指標(biāo)

幫助團隊的研究獲得多個獎項

仿生機器魚相關(guān)論文多次獲獎

“科技的最終目的是服務(wù)社會。”

鐘勇始終強調(diào)

科研不僅是學(xué)術(shù)突破

更需要切實回應(yīng)產(chǎn)業(yè)和社會的需求

鐘勇教授（中間）指導(dǎo)學(xué)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(fā)現(xiàn)魚群不僅沒發(fā)現(xiàn)異樣

反而跟在機器魚后面游

這個現(xiàn)象啟發(fā)了鐘勇：

能否利用機器魚去誘導(dǎo)真實魚群？

于是鐘勇帶領(lǐng)團隊進(jìn)一步開展了

海洋牧場和深沿海養(yǎng)殖項目研究

發(fā)掘仿生機器魚更多的應(yīng)用潛力

仿生機器魚在水中游動

海洋經(jīng)濟是國家發(fā)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(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

仿生機器魚還可以進(jìn)行

水底地圖繪制

水生物探測與監(jiān)控

對于維護(hù)近海、河運的水環(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(chǔ)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(lǐng)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(xué)院的“科研生態(tài)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(xué)院

是團隊開展科學(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

充足的科研實驗室場地

學(xué)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(chuàng)實驗室等高端平臺，支持師生從理論到實踐的探索。

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

通過舉辦“超級機器人國際學(xué)術(shù)會議”搭建高水平交流平臺，激發(fā)有組織科研活力。

面向?qū)W生，實施學(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隊，在真實項目中淬煉能力。

構(gòu)建“以賽促教、以賽促創(chuàng)”實踐平臺

以特色賽事“機器人挑戰(zhàn)賽”為載體，構(gòu)建“以賽促教、以賽促創(chuàng)”實踐平臺，點燃青年學(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

理論與實踐教學(xué)相融合

培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力

團隊合作精神

以及領(lǐng)導(dǎo)能力、表達(dá)能力

來自2021級智能制造專業(yè)的

本科生張健然表示

在機器魚課題組的長期學(xué)習(xí)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(jīng)驗

并從中發(fā)現(xiàn)了當(dāng)前正在進(jìn)行的

畢業(yè)設(shè)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(xù)拓展智能機器人領(lǐng)域的前沿認(rèn)知

而像仿生機器魚這樣

讓學(xué)生們投身其中的科研項目

在這里還有很多

例如：

車聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)

車聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)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(tài)感知與邊緣計算能力，采集道路環(huán)境信息并實現(xiàn)與車端/空端的低延遲通信；支持端到端控制與決策研究，實現(xiàn)路徑規(guī)劃和避障行駛功能；支持低空動態(tài)巡航與任務(wù)協(xié)同，具備實時視頻回傳與目標(biāo)識別能力。

水陸兩棲四足機器人系統(tǒng)

水陸兩棲四足機器人系統(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、控制系統(tǒng)開發(fā)及基于強化學(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。本科生可參與機械手設(shè)計、系統(tǒng)集成及智能控制算法開發(fā)，實現(xiàn)具身智能抓取。

依托華南理工大學(xué)深厚底蘊

扎根廣州國際校區(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)位的國際化師資團隊

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)量落實就業(yè)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(yōu)秀者一起游入大海

游向未來

華南理工大學(xué)　學(xué)生記者團

信息來源：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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