瑞士研发鱼形机器人可领导鱼群改变游动方向

鱼形机器人长7厘米采用斑马鱼的形状通过模拟鱼群领导的动作操控鱼群 未来可用于捕鱼或引导鱼群远离污染区域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。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。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。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。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。

School of Engineering Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne

洛桑联邦理工学院工程学院

洛桑联邦理工学院工程学院于1969年在瑞士成立，是一所工程技术研究机构，创始母机构为洛桑联邦理工学院。现任主任为Ali H. Sayed。