离真鱼更进一步！马里兰大学教授受大自然启发，研发与鱼功能相同的机器人

2018 年 9 月 6 日 机器人大讲堂

IEEE选举进行时

中国科学院外籍院士、外专千人计划入选者、中国政府友谊奖获得者福田敏男（Toshino Fukuda）正在竞选2019年IEEE总主席，此次是亚洲人首次竞选IEEE主席。福田教授多年来为中国与世界各国的学术交流及合作做出了巨大贡献，广大IEEE会员及机器人行业同仁们可以进行投票支持，扩大亚洲在IEEE的影响力。

IEEE网址：ieee.org/elections

投票：Directvote.net/ieee

投票时间：2018.8.15-2018.10.1 EDT USA时间下午1时，UTC时间下午5时

Derek Paley是马里兰大学航空航天工程系和系统研究所的教授，曾于1997年获得耶鲁大学应用物理学士学位和博士学位，在普林斯顿大学获得机械和航空航天工程学士学位。他的研究包括非线性动力学和控制领域，包括自动驾驶车辆的协同控制，移动网络的自适应采样以及生物集体的空间建模。

今年3月5日，Derek Paley教授在美国知名公共电台On the Record节目上担任了嘉宾，并发表了一个主题为“受大自然启发的技术”（Inspired by Nature）的演讲。其内容探讨了研究人员如何将昆虫，鸟类，鱼类和一些动物的能力结合起来来改善机器人。

上面介绍的是Derek Paley教授在他的集体动力学和控制实验室中测试的原型机器人“鱼”。

Derek Paley教授希望自主水下航行器具有与鱼类相同的能力。因此他与UMD工程学院的研究生和本科研究员们一起研发了这个类鱼机器人，希望帮助工程师在自动机器人的背景下探索鱼类传感和推进力。

此外，Paley教授正在研究如何将这个机器鱼做得更逼真并能够对其他鱼类产生的漩涡做出反应。他计划在未来打造更多的机器鱼，以创建一个完整的系统。

关于这项研究，Paley教授表达了科学家为什么要向自然寻找答案。他说：自他还是个孩子起，他就被鱼群能够作为一个有凝聚力的群体而流动所吸引，他认为这个群体看起来像是一个有机体。Paley教授还将这种长期的灵感来源应用在了自动驾驶汽车的协同外部传感器中。

通过侧线感，这条机器鱼可以感知附近水流的方向和速度、捕食者以及其他障碍物。关于鱼的推进系统，Paley教授认为拍打可能比使用螺旋桨更有效。

鱼类，作为自然界最早出现的脊椎动物，经过亿万年的自然选择，进化出了非凡的水中运动能力，鱼类的游泳技巧远高于人类现有的航海科技。和普通的水下推进器相比，鱼类的游动具有推进效率高、机动性能好、隐蔽性能好等优点。鱼类的高效率与其完善的流体性能有关，其通过尾鳍的摆动能消除螺旋桨产生的与推进方向垂直的涡流，产生与推进方向一致的涡流，并且整理尾流，使其具有更加理想的流体力学性能，从而提高效率。

有试验表明机器鱼的推进效率比常规水下设备高30%以上。采用机器鱼作为水下机械可大大节省能量，提高能源利用效率，从而提高了水下作业时间和作业范围。