机器鱼采用红外遥控控制，IPMc驱动器尺寸50 mm×lOmm．在2 5 V的正弦波电压驱动下，可以实现  哈尔滨工业大学的王振龙教授等人研制出sMA驱动的仿生微型机器鱼。如图10所示。

 

 

 

该微型机器鱼由鱼体和推进段组成，没有任何机械传动结构，能够模拟真鱼的无声柔性摆动推进。

该机器鱼总长146 mm，质量30 g，利用无线电遥控。

机器鱼实现了112 mm/s的游动速度和136 mm的转弯半径：模仿鱼类够科推进模式游动时，尾鳍振幅峰值为26 mm，斯德鲁哈尔数(s1)为0．58，较接近鱼类游动的理想值O 25～O．35，表明机器鱼可以在较为理想的状态游动。

    北京航空航天大学是国内开展机器鱼研究最早的单位之一，于1999年研制了模仿银龙鱼波动游动的机器鱼。北京航空航天大学的梁建宏等人还研制出电机驱动的小型机器鱼，如图11所示。

 

 

 

小型机器鱼是一条具有刚性头部，柔性身体和刚性尾鳍的摆动推进器。总长度约890 mm，总高度为550 mm。鱼体头部是一个半圆球，前部为圆柱形，尾部由直径渐变的圆柱面贴合而成，以形成整体流线型的外部形状，在尾部带有一个尾鳍，作为提供推进力的主要执行机构。鱼体的全部横断面都是圆

形，****横断面是一一个直径110 mm的圆面.水中****速度为20 crn／s，****转弯角速度为120°／s，最小转弯半径为40 cm。综合性能测试实验和c形运动控制实验表明，该机器鱼具有较好的游动性能和较高的机动性能。北京大学研制出电机驱动的仿生机器鱼，机器鱼长380 mm，有玻璃钢制造的头部，通信系统和电源都放在头部，有四个摆动关节，通过直流电动机驱动。

  浙江大学的陈柏等人研制出电机驱动的仿生蝌蚪机器人，如图12所示。

 

 

 

机器人在水中依靠尾部波状摆动前进。其柔性尾部摆动过程中，形状类似于一列正弦波；机器人波状尾部摆动时带动它所包络的液体向后流动，形成尾涡。

机器人受到向前的推力。

2微小型水下仿生机器人研究关键技术及发展趋势

从上述研究现状可以看出，微小型水下仿生机器人已经成为微型机器人领域里研究的热点。国内外的众多研究机构都开展了相关研究：国外研究机构的研究比较广泛，采用电机和智能材料驱动器，研制了多种微小型水下仿生机器人，取得了丰富的研究成果。国内开展微小型水下仿生机器人研究的机构比较少，主要采用电机作为驱动器，采用智能材料驱动器的微小型水下仿生机器人还处于初期实验阶段。微小型水下机器人推进机理、微驱动器、控制技术、水下通讯技术和微小型能源等问题的研究将成为制约微小型水下机器人发展的关键。

2．1推进机理研究

自然界具有游动本领的生物在几百万年的进化过程中，进化出了非凡的水中游动能力：经过国内外学者大量的实验研究证明，模仿生物的游动机理研制的水下仿生机器人可以以生物的推进方式在水中灵活游动。

    生物学家和有关机构对鱼类游动机理进行了大量的研究，并创建相应的推进理沦。按照选取的主要作用力不同，目前的波动推进理论可以分为抗力理论(Resve force theory和反作用力理论(Re—active forceeorv)两大类，前者强调水的粘性力作用，后者强调推进器在无粘流体中波动时的惯性力。反作用力理论发展迅速，相对较为完善并用于实际计算的主要有细长体理论(Elong bodytheory)、波动板理论(wav。plate the。ry)和作动盘理论(ActuI=l0r—dlscory)三种。现有理论对于微小型仿生水下机器人的没计有一定的指导意义，但是对于机器人的推进力、推进效率等参数的计算结果与实验结果还存在差距。

    研究生物游动的机理，建立微小型水下仿生机器人的运动学模型，为仿生机器人研究提供理论基础将是未来微小型水下仿生机器人研究的重点。

2 2微驱动器研究

微驱动器是微小型水下机器人的重要组成部分。微小型水下仿生机器人的驱动器主要包括：微型电机和智能材料(PzT、sMA、高分子材料)。微型电机驱动的机器人，推进力大，游动速度快，但存在结构复杂、体积大、频率低和噪声大等问题。PzT是一种能够将机械能和电能互相转换的功能材料，具有响应快、驱动力大、驱动功率低和工作频率宽等优点，但是它所需的驱动电压较高、位移量小、制作工艺比较复杂。sMA具有集驱动器与传感器于一身的特色。它在相变过程中产生的回复力大，功重比(功率重量比)要远远大于电机。但sMA在藿复驱动过程中，记忆性能会逐渐退化，工作响应频率较低。高分子材料(IcPF、EAP和IPMc)是新型的智能材料，柔韧性好，驱动电压低．变形量大，响应性能好，但输出力较小，且材料制备复杂。

    PZT、sMA和高分子材料等智能材料具有集传  感与执行于一体、易于控制等优点，因而在微小型水  下仿生机器人驱动机构的没计中得到广泛应用。研  究功耗低、输出功率大、控制性能好的新型智能材料  驱动器将成为未来微小型水下仿生机器人研究的关  键问题。

  2 3控制技术研究

在水下环境中保持游动的稳定性和机动性，实  时地对环境进行检测，调整姿态，躲避障碍物，这些  功能的实现，主要依靠微小型水下仿生机器人的控  制系统。建立准确的控制模型和神经网络等先进控  制方法的应用将是微小型水下仿生机器人研究的主  要问题。

  2 4通讯技术研究

微小型水下仿生机器人在水下工作时与外界的  联系受到诸多因素的影响。因此，如何实现高效、准 确的通信成为微小型水下仿生机器人设计过程中必  须要考虑的重要问题。

  2 5微小型能源研究

微小型水下仿生机器人在水下工作时的能源供  给是制约机器人长时间稳定工作的重要因素。因  此，开发大容量的高效能源是微小型水下仿生机器  人实用性的关键问题。

 

５　结语

　　　本文论述了微小型水下仿生机器人的研究现状　，讨论分析了微小型水下仿生机器人研究的关键问题和发展趋势，。　随着ＭＥＭＳ　相关技术的不断发展，更多的新型微小型水下仿生机器人，将会出现。　微小型仿生水下机器人在海洋勘测。军事　工业和医疗等领域具有广泛的应用前景。