一个借鉴了金枪鱼聪明的游泳技巧的机器人。图片来源：arXiv

本报讯 金枪鱼是海洋中游得最快的鱼类之一。它们在水中快速移动时，会将鳍收缩或者折叠起来，以减少阻力。近日，厦门大学从事博士后研究的林中路和同事利用金枪鱼这一巧妙的鳍折叠机制，改进了水生机器人的设计，研发出一款更敏捷的金枪鱼机器人，使转弯速度提高了近33%。相关研究成果已在预印本平台arXiv上公布。

这个金枪鱼形状的机器人有半米长，其头部、背鳍以及尾鳍分别安装有一个马达。研究人员拍摄了机器人在游泳池中游动的全过程，并测试了当机器人加速、转弯或稳速向前游动时，背鳍折叠或展开时的效果。

他们发现，折叠或展开背鳍对速度、效率和线性加速度等因素有显著影响。当机器人转身时，折叠背鳍能使其速度提高近33%。如果在机器人稳速向前游动时保持背鳍直立，其运动效率将降低13%，也会消耗更多能量。

林中路说，这些发现与自然界中金枪鱼折叠背鳍以快速精确地运动相吻合。例如在捕捉猎物时，金枪鱼会折叠背鳍以快速游动。

“通过设计类似的灵活控制系统，可以改善水下航行器的平衡和导航能力，并且使其在高速游动时还能敏捷地运动。”林中路说。

“了解金枪鱼如此高水平的游泳表现本身就很有趣，因为最好的游泳运动员也无法做到。”美国宾州西彻斯特大学的Frank Fish说。

Fish补充说，在金枪鱼的游泳技能中，尾鳍可能比背鳍发挥更大的作用。“我们测量了太平洋蓝鳍金枪鱼的转弯性能，发现其远远优于机器人。”Fish说，这可能意味着，通过对尾鳍的深入研究，可以更好地改进金枪鱼机器人的性能。（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.18843