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歐盟仿生魚機(jī)器人研究的最新進(jìn)展

近幾年，水下機(jī)器人在工業(yè)與民用行業(yè)的應(yīng)用愈來愈普及，如被應(yīng)用于海上石油和天然氣工業(yè)開采，以及酷似魚類外形的仿生魚機(jī)器人可保證科技人員在更自然的環(huán)境條件下，探索和深入研究海底動(dòng)植物資源。歐盟第七研發(fā)框架計(jì)劃（FP7）提供全額資助，由愛沙尼亞塔林（Tallinn）技術(shù)大學(xué)生物機(jī)器人中心負(fù)責(zé)牽頭，歐盟多個(gè)成員國有關(guān)微納米電子技術(shù)、環(huán)境保護(hù)技術(shù)、信息通訊技術(shù)（ICT）、自動(dòng)控制技術(shù)、動(dòng)物仿生學(xué)和生命科學(xué)專家組成的歐洲FILOSE（Robotic FIsh LOcomotion and SEnsing）研發(fā)團(tuán)隊(duì)，利用自行研制設(shè)計(jì)的流輔助與流相關(guān)導(dǎo)航儀（Flow-Aided and Flow-Relative Navigation），開發(fā)可感應(yīng)水下流速的仿生魚機(jī)器人獲得成功。研發(fā)團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性的研究工作，取得仿生魚機(jī)器人瓶頸技術(shù)的突破，奠定了仿生魚機(jī)器人廣泛推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)，榮獲歐委會(huì)嘉獎(jiǎng)。

虹鱒魚（Rainbow Trout）是水下“混合泳”高手，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的外形、大小、行為和動(dòng)態(tài)類似虹鱒魚的仿生魚機(jī)器人模型，迄今為止最大的缺陷，是不能像虹鱒魚一樣感知周圍的流速并變換游泳姿態(tài)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)的成功，也是最關(guān)鍵的技術(shù)突破，來自成功開發(fā)出可模仿動(dòng)物毛發(fā)細(xì)胞感應(yīng)生理學(xué)（Hair Cell Sensing Physiology）的人工毛發(fā)細(xì)胞。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的仿生虹鱒魚，通過安裝在魚胸部的獨(dú)立變速馬達(dá)控制尾部擺動(dòng)，擺動(dòng)產(chǎn)生的波動(dòng)波可促使仿生魚后部擺動(dòng)而前身基本平行，從而保證仿生魚類似于虹鱒魚的前行姿態(tài)。感應(yīng)裝置和控制裝置安裝在密封不透水的魚頭部，通過控制并改變尾部材料特性改變仿生魚的游泳姿態(tài)。仿生魚經(jīng)過在實(shí)驗(yàn)室流體動(dòng)力學(xué)流罐（Flow Tank）的反復(fù)試驗(yàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅可以在急速變化的水流中，而且可以在渦流中保持類似虹鱒魚前行的姿態(tài)。

仿生魚機(jī)器人的應(yīng)用前景廣闊，除工業(yè)應(yīng)用外還可廣泛應(yīng)用于：水下環(huán)境檢測、港口監(jiān)控、搜救行動(dòng)、人道主義排雷、海岸安全、漁業(yè)管理、反恐行動(dòng)和軍事行動(dòng)等。