【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】軟體機(jī)器魚(yú)在水下環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源探測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，受驅(qū)動(dòng)性能和姿態(tài)調(diào)節(jié)能力限制，如何兼顧高速游動(dòng)與靈活三維機(jī)動(dòng)，一直是該領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。
 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人與智能系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室類(lèi)生命機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)受魚(yú)類(lèi)肌肉—骨骼協(xié)同運(yùn)動(dòng)與魚(yú)鰾浮力調(diào)節(jié)機(jī)制啟發(fā)，將生命體底層行為機(jī)制融入到軟體機(jī)器人設(shè)計(jì)中，研發(fā)了一種電液驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器魚(yú)，實(shí)現(xiàn)了高速、三維機(jī)動(dòng)游動(dòng)。該研究成果以Electrohydraulic Actuated High?Speed Biomimetic Soft Robotic Fish with Flexible 3D Maneuverability為題，發(fā)表于IEEE/ASME Transactions on Mechatronics。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了剛?cè)狁詈想p自由度電液驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)局部剛性約束減少驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的無(wú)效變形，并利用雙側(cè)驅(qū)動(dòng)單元交替運(yùn)動(dòng)模擬魚(yú)類(lèi)肌肉的拮抗收縮，實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚(yú)尾部高頻擺動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該機(jī)器魚(yú)最大游動(dòng)速度達(dá)到2.13倍體長(zhǎng)/秒(約26 cm/s)，最低運(yùn)輸成本為9.4 J/(kg·m)，刷新了BCF模式軟體機(jī)器魚(yú)游速紀(jì)錄。
 

　　在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研制了基于氣液相變的仿生魚(yú)鰾，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)器魚(yú)局部浮力產(chǎn)生俯仰力矩，實(shí)現(xiàn)−20°至58°的姿態(tài)調(diào)節(jié)。通過(guò)電液推進(jìn)與動(dòng)態(tài)姿態(tài)調(diào)節(jié)協(xié)同，機(jī)器魚(yú)可實(shí)現(xiàn)水平游動(dòng)、轉(zhuǎn)向、S形游動(dòng)、上升、下潛以及螺旋上升等多種運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)了軟體機(jī)器魚(yú)在三維空間中運(yùn)動(dòng)能力的提升。
 

　　所提出的方法將仿生剛?cè)狁詈想娨和七M(jìn)與動(dòng)態(tài)浮力調(diào)節(jié)相結(jié)合，使軟體機(jī)器魚(yú)在保持結(jié)構(gòu)柔順性的同時(shí)兼具高速推進(jìn)與三維機(jī)動(dòng)能力，為高性能水下機(jī)器人的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)調(diào)控提供了新的技術(shù)思路。
 

　　該論文第一作者為沈陽(yáng)自動(dòng)化所博士生張藝偉，張闖副研究員和劉連慶研究員為通訊作者。
 

　　科研團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期聚焦于類(lèi)生命機(jī)器人研究，探索將生命系統(tǒng)的機(jī)制、材料、結(jié)構(gòu)與機(jī)電系統(tǒng)深度融合，推動(dòng)機(jī)器人由機(jī)電系統(tǒng)向生機(jī)融合系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、新基石科學(xué)基金會(huì)、中國(guó)科學(xué)院及其他國(guó)家和省部級(jí)項(xiàng)目的資助。(機(jī)器人學(xué)研究室)
 

　　引用：電液驅(qū)動(dòng)高速推進(jìn)—三維機(jī)動(dòng)新方法提升仿生軟體機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)性能 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 【引用時(shí)間：2026年10月10日】