作者:詹媛 来源:光明日报 发布时间:2015/11/11 12:22:43
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中科院机器鱼课题组:用智能算法理解鱼之乐

 

“尾鳍的一摆一动,总会勾起我们去想:如何进一步改进控制算法,在仿生鱼身上更完美地实现鱼类的波动推进方式。”在中国科学院自动化所仿生鱼课题组所在的办公室内,看着机器海豚不时跃出水面的表演,该课题组的王硕研究员悠悠地抛出这句话,随后解释说,“波动推进是一种不同于螺旋桨的推动方式,这种深藏在自然界的力量值得我们投注心力,潜心研究,将为水下航行提供一种新的前行力量。”

据他介绍,仿生机器鱼作为鱼类推进机理和机器人技术的结合点,为研制新型的水下航行器提供了一种新思路,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、水下救捞、水下考古、海洋生物观察、水下设备检修等工作。中科院自动化所仿生机器鱼的研究工作由复杂系统控制与管理国家重点实验室的谭民研究员组织和指导,开展于2001年,经过十多年的坚持和攻坚,目前利用多模式控制技术,已将多种性能集成于高性能机器鱼平台。

课题组的研究人员,都落下了见鱼忘我的“病根”。课题组成员周超博士毕业后留下来继续进行研究工作,观察鱼类如同基因注入了他的身体。“因为研究鱼,对鱼有了一种别样的感情。每次看到鱼的时候,总是会静静地观赏,看它的行进路径,看它的摆动,会想到自己所研发出来的鱼的机动性、灵活性。”周超说。

课题组的喻俊志老师研究海豚已近10年,提到海豚他便滔滔不绝:“在所有能够跃水的水生动物中,海豚采用背腹式推进,即在竖直面内上下拍动尾鳍,能够得到更佳的俯仰机动能力,更适于在水面附近做上下翻飞的动作,具有比其他鱼类更小的跃水门限速度。”

经过多年的努力,课题组基于攻角的机器海豚快速游动控制算法,实现了1.5倍体长的最高直线游速,并在国际上首次实现了机器海豚的跃水,即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。

喻俊志称自己已对海豚有了一种特殊的感情:“周末一有时间,就带着孩子去海洋馆看海豚表演,观赏海豚跃出水面的美丽瞬间。”

尽管整个课题组的仿生机器鱼研究将智能算法与仿生学等其他学科知识进行融合,开辟了一个崭新的研究方向,提出更多创新性的理论成果,而且他们所研制出的多仿生机器鱼群体协作与控制仿生机器鱼,也在国际仿生机器鱼领域占有一席之地,但作为爱鱼之人,课题组的每个人都强调这只是最基础的工作。“要想实现像鱼类一样自由自在地游动,还有很多的困难要面对。”喻俊志说,从理论到应用还要面对更为复杂的环境考验,每一次成功都是建立在无数次尝试和失败的基础上,而每一次克服了困难,就又会面对新的问题,但他“总是舍不得停下来,不知不觉便坚持了近10年”。 (本报记者 詹 媛)

 
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