随着科学的不断发展,技术的日益进步,人类对海洋的开发和利用程度的不断加强,适应各种复杂水环境的水下机器人得到迅猛的发展。作为一种新型的水下推进器,与传统推进器相比较,仿生机器鱼以其高效率、高机动性、低能耗、低噪音等优势将在以下领域得到广泛应用;

(1) 比较恶劣的工作环境。如要求作业时间长、承载空间有限、不能加载太多能源、机动性高、空间狭窄等场合,可以采用微小型机器鱼可较好地完成作业任务。

(2) 海洋生物观察。一般的推进器噪声大,这样就会很难接近海洋生物。当采用静音驱动的仿生机器鱼时,这一问题将迎刃而解。

(3) 海底勘探。采用推进方式的仿生机器鱼可以容易地进入像沉船内部这样环境复杂的海洋空间,从而完成-般潜水器所不能完成的作业任务。

(4) 军事方面。仿生机器鱼的一个发展方向是小型化,这样研制成功的小型潜航武器、无人驾驶仿生袖珍潜艇在军事方面有着很大的应用。同时利用仿生机器鱼体积小、成本低、机动性好的特点,它将在攻击、侦探和扫雷等方面发挥重大作用。

(5) 娱乐方面。目前,发展越来越快的机器人技术正应用于玩具制造业方面,如“Aibo”机器狗,金色鯉鱼外形机器鱼,以及腔棘鱼外形的机器鱼等在市场上受到了热烈的欢迎。

仿生机器鱼可以进行长时间、大范围、工况较复杂的水下作业,可以用于机动性能要求较高的场合,进行海洋生物考察、海底勘探和海洋救生等等许多场合。金枪鱼和海豚等水生动物高超的游泳能力是目前任何采用螺旋桨推进的船舶所不能比拟的。比如采用传统螺旋桨推进器的水下机器人,在螺旋桨旋转推进过程中会产生侧向的涡流,增强能量消耗,降低推进效率,且有噪声。而海洋生物中的鱼类,种类繁多、形态各异,经过亿万年的进化,使其具有了非凡的游动能力。

鱼类通过身体运动推动周围的水,以此来获得推进力,对于涡流的控制使得鱼类游动推进效率高、机动性好。模仿鱼类的游动推进模式,研制出高效低噪、灵活机动的仿生机器鱼,用以进行水下复杂环境作业,已经成为研究人员追求的目标。模仿鱼类推进方式,鱼类仿生学家可能会为水下自动航行器设计出一种更好的动力装置。例如军事方面,由于仿生机器鱼在声呐上的变现形式和生物鱼类几乎相同,具有噪声低,对环境扰动小,敌方不容易发现等特点,这既有利于隐蔽。鉴于仿生机器鱼的诸多优点,国内外学者越来越重视新型仿生机器鱼的研究与开发,取得了很多阶段性的成果,设计了各种各样的机器鱼样机,机器鱼的理论和实操研究已渐显规模。