弗吉尼亚大学工程学院的机械工程师与哈佛大学的生物学家合作，创造了第一条机器鱼，它被证明能够模仿活黄鳍金枪鱼的速度和运动。

他们的同行评议论文《金枪鱼机器人：探索游动鱼类表演空间的高频实验平台》于2019年9月18日发表在《科学机器人》杂志上。

机器人金枪鱼项目由美国弗吉尼亚大学工程机械与航空航天工程系教授希拉里巴特-史密斯(Hilary Bart-Smith)牵头，诞生于美国海军研究办公室为期5年的多学科大学研究项目，耗资720万美元。巴特-史密斯被赋予了学习如何快速有效地游泳不同鱼类的权利。巴特-史密斯项目旨在更好地了解鱼类推进的物理原理，这项研究最终将为下一代水下机器人的开发提供信息，这些水下机器人比鱼类系统更好地驱动，而不是螺旋桨。

水下机器人在国防、海洋资源勘探、基础设施检查和娱乐等一系列应用中也很有用。

然而，在生物驱动推进系统可以用于载人和无人驾驶车辆的公共和商业目的之前，研究人员必须能够可靠地了解鱼和其他生物如何在水中移动。

“我们的目标不仅仅是建造一个机器人。我们真的很想了解生物游泳的科学，”巴特-史密斯说。“我们的目标是建立一些东西，让生物游泳者能够如此快速有效地测试假设。”

团队首先需要研究高水平游泳运动员的生物力学。哈佛大学生物学教授乔治劳德和他的研究团队准确测量了黄鳍金枪鱼和鲭鱼的游泳动态。利用这些数据，巴特-史密斯和她的团队，研究科学家“乔”朱和博士生卡尔怀特，建造了一个机器人，它不仅像水下的鱼一样移动，而且以足够快的速度撞击它的尾巴，以达到几乎相同的速度。

然后，他们将名为“金枪鱼机器人”的机器人与活体标本进行了比较。

“关于鱼类机器人的论文很多，但大多没有太多的生物数据。所以我认为这篇论文在机器人工作和生物数据质量方面是独一无二的，”劳德说。

“我们在论文中提出的惊人之处在于生物学和机器人平台的相似性，不仅表现在游泳运动学上，还表现在速度、尾频和能量表现的关系上。”巴特史密斯说。“这些比较让我们对我们的平台充满信心，它有能力帮助我们更多地了解生物游泳物理。”

该团队的工作基于UVA工程在自治系统中的优势。机械和航空航天工程系是UVA工程网络物理系统链接实验室的参与者，该实验室专注于智能城市、智能健康和自动驾驶系统，包括自动驾驶汽车。

图纳博特项目是巴特-史密斯在海军研究办公室开展的第二个竞争激烈的多学科大学研究项目的产物。2008年，巴特史密斯因开发基于蝙蝠的水下机器人而获得650万美元的奖金。

Tunabot测试是在UVA工程机械和航空航天工程大楼的一个大型实验室中进行的，在一个约占房间四分之一的流动水箱中，在哈佛大学的一个类似设施中进行的。没有眼睛和鳍的复制鱼大约有10英寸长；生物等效性可以长达7英尺。钓鱼线系绳保持机器人稳定，绿色激光穿过塑料鱼的中心线。每次扫描机器人制造的尾巴时，激光都会测量流出机器人的液体的运动。随着流动水箱中水流的加速，金枪鱼机器人的尾巴和全身以快速弯曲的方式运动，类似于活黄鳍金枪鱼的游泳方式。

“到目前为止，我们已经在鱼类机器人的文献中看到，其他人已经建立了非常好的系统，但是数据在测量选择和显示方面往往不一致。这只是机器人领域的现状。我们的论文Tunabot非常重要，因为我们的综合性能数据设定了非常高的标准，”white说。

劳德说，生物学和机器人学之间的关系是循环的。“我认为我们在这一领域有一个成功的研究项目的原因之一是生物学家和机器人专家之间的巨大互动。”一个分支的每一个发现都告诉另一个分支，这是一种不断推动科学和工程的教育反馈回路。

巴特-史密斯说：“我们认为生物学还没有发展成最佳解决方案。“这些鱼已经发展成为一种解决方案很长时间了，这样它们就可以生存，尤其是进食和繁殖，而不是被吃掉。如果没有这些要求，我们可以专注于促进更高性能和速度的机制和功能。我们的最终目标是超越生物学。我们怎样才能造出看起来像生物但游泳速度比你在海洋中看到的任何东西都快的东西？”

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