一条机器鱼的创新和创业样本

你对机器鱼能在水中*游动感到惊讶吗？还是你认为这很普遍？

机器鱼很容易游泳，但在水中高效率、高机动性地游泳并不是一件简单的事情，而且可以实现多种用途。在日前召开的国家科学技术奖励大会上，中科院自动化研究所的、侯扩增、于俊智、、研究员因“仿生机器鱼高效高机动控制理论与方法”项目获得2017年国家自然科学二等奖。

一个“鱼”的研究被国家科技水平认可是极其罕见的。这背后是中国科学院自动化研究所科研团队的长期努力。今天，中国科学院自动化研究所的研究人员也已经使用这项技术来创业和孵化相关公司。

十多年的研究

据报道，仿生机器鱼的研究工作是由复杂系统控制与管理国家重点实验室研究员谭敏组织和指导的，多名研究员、副研究员、博士生和硕士生正在合作。

王硕介绍说，仿生鱼已经成为研究小组十多年的研究内容。早在2001年，北京航空航天大学的老师和苗教授就谈到了该研究所的智能控制算法能否应用于工业设计。受此启发，他们开始了仿生鱼的研究。2001年是探索的初始阶段。这个时期主要是对鱼的跟踪和模仿。

到2003年左右，研究小组已经进入三维仿生运动阶段。为了提高任务的环境适应性，机器鱼需要在水中具有三维运动能力，即除了推进之外，机器鱼还需要能够漂浮和下降，甚至保持一定的深度。在现有多关节仿生机器鱼的基础上，课题组总结设计了一种新型机器鱼。基于改变胸鳍迎角的方法，完成仿生机器鱼的俯仰和浮潜运动。所设计的机器鱼能够实现俯仰和浮潜，响应速度快，动态特性好。

2004年，课题组提出了一种基于重心变化法的仿生机器鱼俯仰姿态和深度控制方法，用于实现机器鱼在水中的漂浮运动。2005年后，课题组开始研究仿生机器鱼的高机动性控制，如转弯、快速启动、运动中的变速和转向、反向游泳、深度设定和制动等。

经过十多年的坚持和攻击，科学研究人员在对鱼类进行深入观察的基础上，结合仿生学、机器人学、材料科学、力学和智能控制，深入探讨了鱼类游泳的机理，形成了一系列的身体/尾鳍推进、胸鳍推进、母子推进、长鳍推进、两栖推进和海豚推进，重点关注高机动性和高游泳速度两大指标。目前，多模式控制技术已被用于将各种性能集成到高性能机器鱼平台中。

实际应用广泛。

随着科学技术的深入发展和工业、军事等领域的应用需求，仿生机器人的研究越来越受到重视。通过仿生学的研究、学习和模仿方法，复制和重构生物的形态、结构、功能、工作原理和控制机制，已成为机器人学的重要研究内容王硕介绍。

与普通水下推进器相比，鱼类游动具有高效、高机动性、低扰动和对复杂生活环境适应性强的特点。

为了满足新的需求，国内外科学家正在探索不同于螺旋桨推进的其他高效、灵活的水下推进方法。仿生机器鱼作为鱼类推进机构和机器人技术的结合，为新型水下机器人的发展提供了新的思路。它具有重要的研究价值和应用前景，可用于狭窄或危险水下环境中的监测、军事侦察、水下救援、水下考古、海洋生物观测、水下设备维护等工作王硕说。

据了解，中国科学院自动化研究所开发的仿生机器鱼系统已广泛应用于教学科研、水质监测等领域。例如，它在北京的雁栖湖进行了水质监测。

据介绍，仿生机器鱼研究是将研究团队最初积累的深层智能算法与仿生学等其他学科相结合，开辟了一个全新的研究方向。经过十多年的不断研究，已经取得了一系列的研究成果。此外，在现有研究的基础上，还将从减阻、减重、功率、算法等多个方面进行技术研究。，并将提出更多创新的理论成果。

走工业化道路

令人欣慰的是，研究人员不仅停留在实验室阶段，还积极产业化仿生机器鱼的研发，并取得了一定的成果。当然，这也得益于中国科学院自动化研究所的政策支持和鼓励。从2016年开始，中国科学院自动化研究所采取了一系列措施，确保科研人员的热启动，最大限度地激发他们的活力，促进研究所技术成果的产业落地，进一步提高科技成果转化的质量和效率。

在洛阳，中国科学院自动化研究所的科研人员依靠这一技术，成立了中科布斯德(洛阳)智能控制技术有限公司，专门用于投放机器鱼的商业开发。

《中国科学报》记者现场体验了这种仿生机器鱼的操作。这种“鱼”的卖点在于它不仅具有鱼的形状和鳞片，还能逼真地模拟鱼在水中的游动，还允许操作者通过编程设定仿生鱼的游动轨迹。目前，研究人员已经开发了大量的编程操作手册，使中小学生能够真正按照指令进行编程，体现做事的乐趣。

据中科布斯(洛阳)智空科技有限公司相关负责人向记者介绍，这种仿生机器鱼已经进入大规模生产阶段，并已在淘宝等电子商务平台上销售。目前，这种仿生机器鱼可用于科普教育等领域，并已在世界各地的一些科技场馆得到应用。至于该产品的未来市场前景，他们表示乐观，希望在创新和创业方面取得一些成绩。