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瑞士研发鱼形机器人,可领导鱼群改变游动方向
作者:新浪看点  发布时间:2017-11-14 浏览次数:181 

      11月8日,瑞士洛桑联邦理工学院工程学院的博士后研究员Frank Bonnet及其团队研发了一种鱼形机器人,能够混入鱼群,并且成为鱼群的领导者,带领鱼群往目的地游动。

瑞士研发鱼形机器人,可领导鱼群改变游动方向

      这款机器人有两个部分,一个磁性鱼机器人和一个电机。磁性鱼机器人长7厘米,采用斑马鱼作为原型,比斑马鱼个头略大,但各部分比例和形状相同。然而这个机器人本身暂时还不具备推进功能,所以还需要一个电机布置在鱼缸下方,通过磁铁连接鱼机器人并牵引其移动。

瑞士研发鱼形机器人,可领导鱼群改变游动方向

      而该机器鱼最大的亮点在于,它能够影响鱼群的运动方向。研究人员通过研究了斑马鱼的游泳时的线速度、加速度、间距、鱼鳍和尾巴的甩动规律等特征,让该机器鱼模拟鱼群的领导的特征,最终能够带领另外5条斑马鱼游到目的地。

      其实早在2012年,美国纽约大学的Manrizio Porfiri博士就做过类似的研究。当时Porfiri博士先找出一群鱼中的领导者,然后操纵机器人模拟这个领导者,例如游得最快、不时地转弯、吸引鱼群的注意力,最终这个机器鱼也获得了鱼群的认同,成为了领导者。下图就是当时Porfiri博士制造的机器鱼,很萌,尤其是那对眉毛。

瑞士研发鱼形机器人,可领导鱼群改变游动方向

      至于一条鱼是如何成为领导的,除了性别和大小等形态学方面的解释,目前接受度最广的理论应该还是动物力学的说法。这项理论最早是由剑桥大学的D. Weihs博士提出,该理论的核心在于鱼会想方设法节省游泳消耗的能量。

      具体来说,领导鱼在前方会通过鱼尾的摆动会在身后产生小漩涡和水流,这就让身后的鱼可以很方便地“钻空子”。在这种的情况下,后方的鱼大约能节省一半的体能。也就是说,被领导的鱼或许根本不是被这个领导的外形或动作吸引,而是凭借本能选择了最省力的一条路线。

瑞士研发鱼形机器人,可领导鱼群改变游动方向

      再回到洛桑理工学院,这款鱼形机器人是该学院第二次制作领导动物的机器人了,上一次他们通过让机器人发射费洛蒙信息素来领导昆虫。研究人员下一步将会继续鱼形机器人的研究,让其能够自动推进,未来或许可成为鱼类“牧羊犬”,不管是用作捕鱼还是引导鱼群远离污染区域都将会很有用。

 
 
 

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