1.课题背景及目的

在能源日益短缺的今天，各国都在寻找提高能源利用效率的方法。在船舶行业，螺旋桨推进是当下最普遍的推进方式，但螺旋桨在水中转动时，侧面会产生涡流，增加动力消耗，降低游动速度。另外，螺旋桨式推进器一般通过改变舵角实现转弯，结果往往是转弯半径大，机动性差。水下螺旋桨推进式探测器同样亦存在推进效率低，机动性差，隐蔽性差等缺陷，而且螺旋桨容易被水藻等水生植物缠绕，导致桨叶受损，甚至螺旋桨无法运转。

反观鱼类，作为自然界最早出现的脊椎动物，经过亿万年的物竞天择，进化出非凡的水中运动能力。与人工的水中或水下航行器相比，鱼类的游动具有推进效率高、隐蔽性好、机动性好等优点。

伴随仿生学和机器人技术的发展，仿生机器鱼的研制与开发已具备了先决的技术条件，目前，仿生机器鱼已成为水下航行器的一大重要研究方向，其良好的机动性、节能性、隐蔽性，具有重要的研究价值和应用前景。

2.国内外研究现状

国内外开展机器鱼的研究由来已久，不过从仿生学的角度设计机器鱼实体，方始于上世纪九十年代。随着电子技术与材料科学的发展，机器鱼的设计越来越成熟，以下对小型机器鱼的研究现状做一个简单的综述。

2.1国外研究现状

2000年，日本国家海洋中心为了研究机器鱼的转弯原理，开发了PF-300。该鱼长约0.34m，头部中电池组与伺服电机各一个。另一个伺服电机位于尾部。用木头做成漂浮于水面的天线，可以与外界实现无线通信，如图1.1所示。

图1.1 PF-300机器鱼

2003年，英国Essex大学机器鱼课题组开始研制一系列机器鱼，主要工作集中在实现仿鱼游动，特别是非稳定游动方面。机器鱼身长52cm，采用多电机—多关节尾部结构，通过对多电机协调控制，使得该机器鱼的游动姿态与真鱼极其相似。图1.2为机器鱼G9的实物图。