“用智能算法来理解鱼之乐”
按预约得时间，笔者来到了仿生鱼课题组所在得办公室——自动 化大厦9层906室。课题组成员王硕研究员热情地将我们请到了十三 层咖啡厅，点上一壶茶水，在茶叶得沉落之间，为我们一一讲述关于仿 生机器鱼得话题。
仿生机器鱼得研究工作由复杂系统控制与管理国家重点实验室得 谭民研究员组织与指导，多名研究员、副研究员与在读博士生、硕士 生共同合作开展。
一边品茶，王硕一边回忆起课题组得情况。顺着时间得脉络，她将 课题组得情况进行了简要得回顾。
王硕告诉笔者：“仿生鱼作为课题组得研究内容，已经长达十余年 之久。最早就是在2001年，谭民老师与北京航空航天大学王田苗教授 交流时，谈到就是否可以将研究所智能控制算法应用于工业设计中。
受其启发，课题组开始了仿生鱼得研究。” 2001年算就是探索起步阶 段，这一时期主要就是对鱼类得跟踪模仿。
到2003年前后，课题组得研究进入到一个新得阶段：三维仿生运 动阶段。为了提高任务得环境适应性，需要机器鱼具有水中得三维运 动能力，也就就是需要机器鱼除了推进外还要能够上浮下潜，甚至维 持某一深度。
课题组在已有多关节仿生机器鱼得基础上，总结设计了 一种新型机器鱼，基于改变胸鰭攻角法，完成仿生机器鱼得俯仰与浮 潜运动，设计得机器鱼既可实现俯仰与浮潜，响应迅速，动态特性好。
到2004年，课题组提出一种基于重心改变法得仿生机器鱼俯仰姿 态与深度控制方法，用于实现机器鱼水中得浮潜运动。据介绍，这种方 法利用一种可调整位置得配重块结构，以改变机器鱼得重心位置，进 而实现机器鱼俯仰姿态得调节。
2005年之后，课题组开始了仿生机器鱼转身、快速起动、运动中
变速与转向、倒游、定深、制动等高机动控制研究。
经过十多年得坚持与攻坚，课题组在对鱼类深入观察得基础上，结 合仿生学、机器人学、材料学、机械学与智能控制，深入探讨了鱼类 游动得机制，形成了身体/尾鰭推进、胸鳍推进、子母式、长鳍、两栖、 海豚式推进等多个系列，聚焦高机动、高游速两大指标，目前已实现利 用多模式控制技术将多种性能集成到高性能机器鱼平台。课题组成员
介绍说，她们所研制出得多仿生机器鱼群体协作与控制仿生机器鱼, 就是参照鱼类游动得推进机理，利用机械、电子元器件与智能材料实 现水下推进得运动装置，具有低噪声、高效率、高机动性、高隐蔽性 等特点。
目前，课题组已在机器人学得顶期国际期刊IEEE Transactions on
Robot i cs 与 I EEE Robotics and Automat io n Magaz i ne 上发表
多篇 文章，在国际仿生机器鱼领域占有重要得一席之地。
“在鱼类身上找寻前行得新力量”
随着科技得深入发展与产业、军事等领域应用需求得拉动，仿生机 器学(Biomimetics)研究越来越受到关注。“通过研究、学习、模仿 得仿生学方法来复制与再造生物得形态、结构、功能、工作原理及控 制机制等已成为机器人学得一项重要研究内容。”王硕说道。
据介绍得知，鱼类作为自然界最早出现得绛椎动物，经过亿万年得 自然选择，进化出了非凡得水中运动能力，其游泳技巧远远高出人类 现有得航海技术。与普通得水下推进器相比，鱼类得游动具有高效率、 高机动性、低扰动得运动特点与对复杂生存环境得高度适应性等特 点。
为了适应新得需要，国内外科学家都在探索不同于螺旋桨推进得 其她高效率、机动灵活得水下推进方式。“仿生机器鱼作为鱼类推进 机理与机器人技术得结合点，为研制新型得水下航行器提供了 一种新
思路，具有重要得研究价值与应用前景，可用于狭窄或危险水下环境 中得监测、军事侦察、水下救捞、水下考古、海洋生物观察、水下设 备检修等工作。”
目前，仿生机器鱼系统得研究在理论与应用等方面已开展了很多 研究工作，研究已经表明波动推进方式具有很多独特得优势。课题组 成员介绍说,一些发达国家很重视仿生鱼得研究，其中美、日均取得一 些成果，日本三菱重工就研发出用于观赏得机器鱼，市场售价达到每 条woo美元。目前，自动化所在这方面得研究已经积累十余年得时间, 研发水平也处于世界得前列。
近年来，研究所每年一届得科学开放日上，由课题组“饲养”得仿 生鱼像就是研究所得迎宾礼仪，每次都出现在自动化大厦得一层大厅 里，在水池里自由自在地游动，总就是吸引一大群小朋友驻足观赏，或 就是与鱼逗趣。科技处张冬梅老师把目光聚焦在研究所得这些高新科 技成果上，积极搭建起科普平台，越来越多得初中生、小学生走进研究 所实验室，感受科技得魅力。其中，仿生鱼得参观总就是必不可少得项 目之一。在笔者得多次带队参观中，总就是能感受到广大参观者对于 这一成果得好奇与喜爱。不仅如此，课题组所研发得各类仿生机器鱼 也已经进入山东省科技馆、吉林省科技馆、张家港科技馆等科普展馆, 备受人们青睐。
仿生机器鱼研究就是将课题组原来积累较为深厚得智能算法与仿 生学等其她学科知识进行融合，从而开辟了 一个崭新得研究方向，经
过十多年得持续研究，取得了一系列得研究成果，并还将在已有得研 究基础上对减阻、减重、动力、算法等诸多方面进行技术攻关，提出 更多创新性得理论成果。“波动推进就是一种不同于螺旋桨得推动方 式，这种深藏在自然界得力量值得我们投注心力，需要人们潜心去研 究，将为水下航行提供一种新得前行力量。”
“在智能世界像鱼一样自由自在得畅游”
在与课题组成员得交流过程中，“观察”二字就是笔者感受较深得 字眼。课题组成员告诉笔者，关于仿生鱼得研究，离不开对鱼类得观察, 或者说，离不开对各种鱼类相关研究得研究。前不久，课题组仿生鱼研 究又取得新突破，其中之一便就是源于对真实鱼类C形起动过程得细 致观察，提出了 \"基于虚拟C形管道得动态轨迹法”来实现仿鱼高机 动运动。
课题组成员周超于2003年进入到研究所攻读博士学位，毕业后留 在了课题组继续进行仿生鱼得研究工作。勤于观察如同基因注入了身 体，已经成为了她得一种性格。\"因为研究鱼，对鱼有了 一种别样得感 情，每次瞧到鱼得时候，总就是会默默得观赏一下，瞧它得行进路径, 瞧它得摆动，会想到自己所研发出来得鱼得机动性，灵活性。”
课题组喻俊志老师06年开始进行海豚相关研究。多年来，一直潜 心于观察海豚得各种动作。“在所有能够跃水得水生动物中，海豚采 用背腹式推进，即在竖直面内上下拍动尾鳍，能够得到更佳得俯仰机
动能力，更适于在水面附近做上下翻飞得动作，具有比其它鱼类更小 得跃水门限速度。”根据这一观察结果，喻老师与其她几个老师一起 开始着手研制可以跃出水面得机器海豚。这一目标经过多年得努力, 于今年夏天取得了阶段性进展，课题组基于攻角得机器海豚快速游动 控制算法，实现了 1、5倍体长得最高直线游速，并在国际上首次实现
了机器海豚得跃水：机器人身体完全跃出水面，并完整复现“出水 空中滑行——再入水”这一生物跃水过程。
在与喻老师交谈得过程中，她还告诉笔者：“现在对于海豚已经有 了一种特殊得感情，周末有时间得话，就会带着孩子一起到海洋馆瞧 海豚表演，观赏海豚在跃出水面得美丽瞬间。”
尽管课题组已经取得了不少得成果，但在与课题组成员得交流中, 她们无不说到“这些都还只就是基础阶段得研究” °喻老师坦言：“要 想实现像鱼类一样自由自在得游动，还有很多得困难要面对，毕竟从 理论到应用还要面对更为复杂得环境考验，每一次成功都就是建立在 无数次尝试与失败得基础上。而每一次把失败克服之后，就又会面对 新得问题，在这样一个过程中，自己总就是舍不得停下来，不知不觉便 坚持了十余年。”
此次走进实验室访谈结束时，也顺便聊了些花絮内容，方知课题组 得喻俊志等几位年轻老师们，都已为人父母,在繁忙得研究任务下，对 家庭投入得时间便少了，对于“二者不可得兼”得状况,喻老师打趣得 说：\"少了与孩子逗趣得快乐，但我们体会着鱼得快乐。”
访谈临近结束，笔者禁不住想到庄子与惠施得一段经典问答：“子
非鱼，焉知鱼之乐？ ”课题组成员潜心于仿生鱼得研制，用大量得心血 与精力投注在各类鱼上。或许，在她们得心里，如期实现仿生鱼得各种 动作得过程就如同鱼儿在畅游，她们也自由自在地徜徉在智能算法得 世界里吧!
试验中得仿生鱼——优雅转身
试验中得仿生鱼——群鱼戏水
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北京三十五中学生来所参观仿生鱼
如果没有一旁得电器，您可曾会想到这就是一只研制得仿生鱼？
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2012年第八届“自动化之光”科学开放日上，中央电视台记者拍
摄报道仿生鱼
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