隨著人類對(duì)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(cè)和海洋軍事等方面存在巨大的潛在價(jià)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(shí)現(xiàn)成為可能，于

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

　　仿生機(jī)器魚(yú)是參考魚(yú)類游動(dòng)的推進(jìn)機(jī)理，利用機(jī)械、電子和智能材料實(shí)現(xiàn)水下推進(jìn)的一種運(yùn)動(dòng)裝置。 仿生機(jī)器魚(yú)的研究始于 19 世紀(jì)前期，Breder 和 Gray 等人對(duì)鱈魚(yú)和鰻魚(yú)等魚(yú)類對(duì)魚(yú)類運(yùn)動(dòng)的身體波進(jìn)行了研究［3］，美國(guó)東北大學(xué)研究的鰻狀推進(jìn)機(jī)理對(duì)魚(yú)類推進(jìn)機(jī)理的研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響［4］，美國(guó)麻省理工學(xué)院對(duì)魚(yú)類推進(jìn)機(jī)理的研究開(kāi)始于二十世紀(jì)，提出魚(yú)類擺動(dòng)的沉浮振幅、無(wú)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(shí)體仿生機(jī)器魚(yú)—RoboTuna，由此開(kāi)創(chuàng)了機(jī)器魚(yú)由理論到　　工程實(shí)踐的先河， 對(duì)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(guó)東北大學(xué)海洋科學(xué)中心研制的梭狀機(jī)器魚(yú)，在水中位置可以穿梭游動(dòng)［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(yú)，可以實(shí)現(xiàn)背腹式和橫向擺動(dòng)兩種推進(jìn)方式自由切換， 從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚(yú)簡(jiǎn)單意義的上浮、下潛運(yùn)動(dòng)，而且率先采用

的多模塊設(shè)計(jì)思想， 為以后的控制和維修帶來(lái)了

方便［8］。國(guó)內(nèi)在仿生機(jī)器魚(yú)方面的研究開(kāi)展得相對(duì)較晚，且初期研究大多集中在魚(yú)類推進(jìn)理論上。 中國(guó)科技大學(xué)的程健宇和童秉綱提出了三維波動(dòng)板理論在國(guó)際上得到魚(yú)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(kāi)展了水下機(jī)器人仿魚(yú)鰭推進(jìn)理論研究，建立利用彈性組件提高驅(qū)動(dòng)效率的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)； 北航機(jī)器人研究所進(jìn)行了仿生機(jī)器魚(yú)功率參數(shù)、速度測(cè)定實(shí)驗(yàn)魚(yú)體流動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn)以及魚(yú)體運(yùn)動(dòng)阻力測(cè)定等實(shí)驗(yàn)，獲得了機(jī)器魚(yú)游動(dòng)的相關(guān)參數(shù)和

重要結(jié)果， 并研制出了國(guó)內(nèi)第一條可用于實(shí)際應(yīng)用的 SPC-Ⅱ仿生機(jī)器魚(yú)［10］。 中科院的桑海泉等提出了一種多機(jī)器魚(yú)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(shí)現(xiàn)三維自由運(yùn)動(dòng)的自主視覺(jué)機(jī)器魚(yú)， 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(yú)類的運(yùn)動(dòng)特性開(kāi)發(fā)出了多種運(yùn)動(dòng)模態(tài)，使其在水環(huán)境下能夠自主識(shí)別和決定自己的運(yùn)動(dòng)方式，并且在必要時(shí)能夠很好地接受人工控制。