隨著人類對自然資源需求的不斷增加，陸上資源日益緊缺，人類把目光投向海洋。 水下機(jī)器人在海洋環(huán)境研究、海洋資源探測和海洋軍事等方面存在巨大的潛在價值和廣闊的應(yīng)用前景。 仿生學(xué)和機(jī)器人學(xué)的發(fā)展， 使水下機(jī)器人的實現(xiàn)成為可能，于

　　是出現(xiàn)了一種魚形機(jī)器人，也稱為仿生機(jī)器魚［1-2］。

　　仿生機(jī)器魚是參考魚類游動的推進(jìn)機(jī)理，利用機(jī)械、電子和智能材料實現(xiàn)水下推進(jìn)的一種運(yùn)動裝置。 仿生機(jī)器魚的研究始于 19 世紀(jì)前期，Breder 和 Gray 等人對鱈魚和鰻魚等魚類對魚類運(yùn)動的身體波進(jìn)行了研究［3］，美國東北大學(xué)研究的鰻狀推進(jìn)機(jī)理對魚類推進(jìn)機(jī)理的研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響［4］，美國麻省理工學(xué)院對魚類推進(jìn)機(jī)理的研究開始于二十世紀(jì)，提出魚類擺動的沉浮振幅、無量綱頻率和名義攻角等參數(shù)，并成功研制出了世界第一條實體仿生機(jī)器魚—RoboTuna，由此開創(chuàng)了機(jī)器魚由理論到　　工程實踐的先河， 對以后的研究有著指導(dǎo)意義，之

后又成功研制了它的改進(jìn)版 RoboPike 和最高版VCUUV［5］，美國東北大學(xué)海洋科學(xué)中心研制的梭狀機(jī)器魚，在水中位置可以穿梭游動［6］。 此外，日本東海大學(xué)的 Kato 等科研人員研制出了不同種類完

全依靠胸鰭推進(jìn)的人工胸鰭黑鱸［7］，日本運(yùn)輸省船舶技術(shù)所研制出 PF-550 型機(jī)器魚，可以實現(xiàn)背腹式和橫向擺動兩種推進(jìn)方式自由切換， 從而實現(xiàn)機(jī)器魚簡單意義的上浮、下潛運(yùn)動，而且率先采用

的多模塊設(shè)計思想， 為以后的控制和維修帶來了

方便［8］。國內(nèi)在仿生機(jī)器魚方面的研究開展得相對較晚，且初期研究大多集中在魚類推進(jìn)理論上。 中國科技大學(xué)的程健宇和童秉綱提出了三維波動板理論在國際上得到魚類生物力學(xué)界廣泛認(rèn)同 ［9］；哈爾

濱工業(yè)大學(xué)之后開展了水下機(jī)器人仿魚鰭推進(jìn)理論研究，建立利用彈性組件提高驅(qū)動效率的實驗平臺； 北航機(jī)器人研究所進(jìn)行了仿生機(jī)器魚功率參數(shù)、速度測定實驗魚體流動顯示實驗以及魚體運(yùn)動阻力測定等實驗，獲得了機(jī)器魚游動的相關(guān)參數(shù)和

重要結(jié)果， 并研制出了國內(nèi)第一條可用于實際應(yīng)用的 SPC-Ⅱ仿生機(jī)器魚［10］。 中科院的桑海泉等提出了一種多機(jī)器魚巡邏算法，給出了基于行為的控制結(jié)構(gòu)［11］。　　在以上研究的基礎(chǔ)上，研制了一款可實現(xiàn)三維自由運(yùn)動的自主視覺機(jī)器魚， 并為其安裝壓力、溫度、數(shù)字定位等不同的傳感器，根據(jù)魚類的運(yùn)動特性開發(fā)出了多種運(yùn)動模態(tài)，使其在水環(huán)境下能夠自主識別和決定自己的運(yùn)動方式，并且在必要時能夠很好地接受人工控制。