水下机器鱼的研究期刊投稿

谁能无压力 探索 两万里海底还能自在遨游？ 答案是浙大的机器鱼！它成功潜入海底 10900 米，受住了海底高压 —— 这高压对于它就像人的指尖站了一头大象。 它小到不可思议 —— 身长 22 厘米，展翅 28 厘米！ 如今在浅海畅游两万里轻而易举，但在两万里的深海畅游两万里比登天还难。马里亚纳海沟是迄今为止已经探明的整个地球的最深处，最深点超过 1 万 1 千米。 一万米海底的压力有多大？ 浙江大学航空航天学院交叉力学中心教授李铁风表示：“在 10900 米的海底，静水压高约 110 兆帕，相当于 1100 个大气压。用一个不太恰当的比方，相当于一吨重的小 汽车 全压在指尖上。” 为了让人造机器执行水下探测与考察任务的潜水器能够深入海底，以往的设计策略一直是 “硬碰硬”—— 选用高强度的耐压金属外壳（如钛合金）或压力补偿系统作 “金盔铁甲”，来克服深海的极高静水压。 3 月 4 日，Nature 封面论文中的成果彻底颠覆了传统 —— 研究团队将整体研发策略与思路转换为 “以柔克刚”，即从深海生物身上汲取灵感，率先提出机电系统软 - 硬共融的压力适应原理，成功研制了无需耐压外壳的仿生软体智能机器人，首次实现了在万米深海自带能源软体人工肌肉驱控和软体机器人深海自主游动。 这种环境自适应的仿生软体机器人和智能系统，将为深海 探索 科考、环境监测与资源勘探提供解决方案，为复杂环境与任务下机器人及智能系统设计提供新思路。 这就是由85后教授李铁风团队联合之江实验室与合作单位开展的跨学科交叉研究，该论文标题为《马里亚纳海沟中的自动软体机器人》（Self-powered soft robot in the Mariana Trench），论文共同第一作者为之江实验室研究人员李国瑞，浙江大学博士研究生陈祥平、周方浩；通讯作者为李铁风。 在马里亚纳海沟 6000 米到 11000 米之间的深度区域，仍有数百种物种生存，狮子鱼就是其中的一种。 项目合作方中科院深海研究所在马里亚纳海沟捕获了深海狮子鱼样本，经过结构分析，他们发现这种鱼之所以能在高压力环境下自由生存与活动的关键，就在于其骨骼呈细碎状分布在凝胶状柔软的身体中。 李铁风告诉 DeepTech：“我们发现深海狮子鱼身上硬质的骨头是分散在它软凝胶状的身体当中，便猜想正是这一结构特征，帮助它抵御深海静水高压以及实现柔软灵活的海底遨游。因此有了‘机电系统软 - 硬共融的压力适应’原理或者说系统，这是我们第一个比较重要的创新。” 受此启发，该团队研制出仿生软体智能机器鱼，长 22cm，翼展宽度 28cm，并且巧妙地利用围绕在人工肌肉外的海水作为离子导电负极，由机器鱼自带能源在人工肌肉内外侧厚度方向产生电势差，让高分子薄膜发生舒张与收缩形变，这样一来 “翅膀” 就能上下拍动，推动机器鱼水中前行。 通过设计调节器件和软体的材料与结构，将控制电路、电池等硬质器件融入集成在凝胶状的软体机身中，来优化在高压环境下机器人体内的应力状态，从而使整个系统无需外壳保护即可适应高静水压力。 对 “机电系统软 - 硬共融的压力适应” 原理，李铁风向 DeepTech 做了更为详细的说明：“所谓‘机电系统软 - 硬共融的压力适应’原理，其实不难理解，我们仿照深海狮子鱼身体结构原理，把电池、电子器件电池这一类又硬又脆的电子元器件分散后，融在软凝胶状的合成材料里边。软凝胶材料和分散的结构设计，可以帮助调整这些小器件上受到的力（在力学上这种力被称为应力），将器件跟软凝胶材料的融合在一起，可以提高机器人对深海静水高压承受力。” 然而，对于在深海执行探测等复杂任务的人造机器而言，拥有能够承受住深海极高的静水压的结构仅是研发征途中成功迈出的第一步，还需要克服高分子材料在高压和低温时电驱动能力衰减的问题。 针对低温时电驱动能力衰减的问题，该团队与浙江大学化学工程与生物工程学院罗英武教授课题组合作研制了能适应深海低温、高压等极端环境的电驱动人工肌肉，这款电驱动人工肌肉也是团队研究工作的另一个重要突破，它在高压低温环境下依然能保持良好电驱动性能，即便是在马里亚纳海沟的低温（0~4 ）、高压环境（110 MPa）下依旧能正常工作。 李铁风向 DeepTech 讲解了 “人工肌肉” 的驱动原理和优势，他说：“我们用海水来做人工肌肉的电极有一个非常大的好处，因为机器鱼周围都是海水，大家都知道海水具有有弱导电性，这个特点正好跟我们原本对‘人工肌肉’的设计原理。” 他补充称：“想要实现‘人工肌肉’驱动，需要两端的电极，一个正电极一个负电极。有弱导电性的海水正好可以做‘人工肌肉’的负电极，我们只需要在‘人工肌肉’内安装正电极材料即可。‘人工肌肉’对电子的非常苛刻 —— 电子必须十分柔软，不能影响这个‘肌肉’本身。有了海水做负电极，我们只需在‘人工肌肉’内加一块正电极即可。而且海水的柔软性、贴合性都非常好。这样既保证了‘人工肌肉’能够工作，同时保证了电极器件的柔软性。” 2019 年 12 月，仿生软体机器鱼首次成功在马里亚纳海沟坐底，机器鱼随深海着陆器下潜到约 10900 米的海底后，在 2500 毫安锂电池的驱动下，按照预定指令拍动翅膀，扑翼运动长达 45 分钟，成功实现了电驱动软体机器鱼的深海驱动。 李铁风表示：“这项发明能够大幅降低海洋 探索 的成本，同时也可以使常用的海洋 探索 装备更加智能化。依照‘机电系统软 - 硬共融的压力适应’原理，一些高性能的智能化的芯片、器件，在不需要坚硬外壳的保护下都能下到深海里。换句话说，这一技术提升了深海探测器或者作业装备的智能化水平。” 本次成果还能给智能系统设计提供新思路。李铁风举例称：“把机器鱼的研究思路和原理，应用到其他软机器人，甚至医疗康复中的人体器件以及生物医学方面。在康复医疗方面，比如说人体穿戴设备，它的材料和电子器件太硬，在人类活动或受到外界冲击时，设备容易损坏或失灵。这时就可以用贴合性比较好的人工肌肉原材料来作为设备原材料，把硬的器件放在凝胶状的材料中，通过这种融合的办法，让穿戴设备有更好的适应性。” 此外，他还补充称：“在生物或医学方面的应用，就是把较硬的电子元器件（比如芯片），或者金属、陶瓷的这种材料，哪怕我们把它们做的很小，它们生物亲和性还是比较差的。如果我们把这些器件溶在一个软胶质地的材料中，可极大地提升设备的亲和性，更好地实现器材跟人体的交互作用。这是我们对机器鱼制作原理未来的应用场景设想，这也是我们正在努力研发的方向。” 回顾这项交叉学科研究，李铁风感慨称：“机器鱼研发就一个非常典型的多学科交叉的代表，除了上面列出来的研发团队，我们团队还有研究鱼类的专家的参与。正是通过这次合作，我更深刻地认识到跨学科的交叉研究的重要性，它就好像科研创新的加速器，不同领域研究员在概念、原理和思想上的碰撞，科研激发学科交叉地前瞻性研究。” 概括来讲，仿生软体智能机器鱼由深海生物启发，把 “生命之秘” 化作 “机器之力”，研发能自适应复杂环境的智能机器，则既可助力深海 探索 ，又能发展新型机器人与智能装备。这种环境自适应的仿生软体机器人和智能系统，将为深海 探索 科考、环境监测与资源勘探提供解决方案，为复杂环境与任务下机器人及智能系统设计提供新思路。

随着时代的不断发展，我国的科技水平也不断地提高，在某些领域我国已经有了很大的进步。近日国际期刊《自然》杂志刊登了我国自主研发的软体机器鱼，它全球首次万米深海自主驱动。

或许只是这样的表述很难帮助大家理解这样一条能够潜入万米深海的软体鱼的强大在哪里，所以接下来小编带大家一起来看一下它究竟有哪些好处：

众所周知，深海探索所需要克服的第一大阻碍就是深海的压力，但是很多深海鱼却能在万米深海中悠然自得，而这条软体机器鱼的设计是从狮子鱼的身体构造中得到的灵感。我国科研团队将控制电路、电池等硬质器件集成在凝胶状的软体机身内，这样做不需要在设备外加装耐压外壳即可承受万米深的海水所带来的压力，在一定程度上节约的成本。

人类对于深海的探索从未停止，但是把人类送入万米深海不论是成本还是安全性都令人望而却步，而软体机器鱼的研发给深海无人化探索提供了新的思路。多种仿生类机器相互配合，在无需人类亲自到达的情况下进行探索。希望在未来我国能够批量研发这一类仿生机器人用于深海探索，使得复杂的深海环境完全展现在我们面前。

以上就是关于我国软体机器鱼的优势介绍了，大家对于它有什么不同的看法呢，欢迎在评论区留言讨论。

第24卷第2期2002年3月 文章编号:100220446(2002)0220107204 机器人ROBOT Vol.24,No.2March,2002 水下仿生机器鱼的研究进展I——鱼类推进机理 梁建宏王田苗魏洪兴 (北京航空航天大学机器人研究所北京100083) Ξ 摘要:仿生机器鱼技术是近年来水下机器人领域研究的热点之一,它为研制高效、高机动性和低噪声的水下运载器提供了新的思路.本文以鱼的脊椎曲线为研究对象,提出了一种新的鱼类推进机理——波动推进,分析了波动推进过程中的运动阻力.通过鱼类游动观测实验和仿生机器鳗鱼的研制,. 关键词:仿生机器鱼;脊椎曲线;波动推进中图分类号:TP24文献标识码:B RESEARCHANDDERWATER ROBOFOFASMALL IROBOFISH LIANGJian2hongWANGTian2miaoWEIHong2xing (RoboticInstituteofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsBeijing,100083) Abstract:TheBionicRobofishTechnologyisoneofthehotspotsintheunderwaterroboticsresearchfieldinre2 .Itprovidesanewtrainofthinkingforpeopletodeveloptheunderwatervehicleswithhighefficiency,centyears highmaneuverability,andlownoise.Thisarticlemakessomeresearchonthefishvertepalcurve,pingsforwardafishpropulsiontheory—undulatepropulsion.Andthedragduringthefish’sundulatepropulsionisalsoanalyzed.Throughtheobservingexperimentsonrealfishswimmingandbionicroboteeldeveloping,weprovetheefficiencyofthistheory. Keywords:robofish;vertepalcurve;undulatepropulsion 1引言(Introduction) 高效、高机动性水下运载器是目前水下运载器 设计领域的研究热点,它基于鱼在水中的游动特性及其身体结构分析.由于鱼类的推进模式不同于常规的螺旋桨推进,所以近年来关于鱼类推进机理的研究引起了越来越多研究者的兴趣.1970年Lighthill将空气动力学的二维机翼理论运用于尾鳍推进的研究,提出了用于分析鱼参科推进模式的“细长 [1,2]体理论”.1977年,M.G.Chopra和T.Kambe又提出了一种可用于大摆幅、月牙形尾鳍推进的“二维抗力理论”,该理论是1953年Hancock提出的“大摆幅抗力理论”与1971年Lighthill提出的“大摆幅细长体理论”的补充[3].考虑到鱼类游动的生物力学特 性和结构的动态特点,1984年Hess和Videler针对 与身体长度相比其侧向振幅很小的鱼类提出了“薄 [4] 体理论”;假定鱼沿纵向弯曲刚度为常量.1994年 [5] “波动平板理论”.1998Cheng和Blickhan提出了 年Cheng提出了“动态梁理论”.近年来,麻省理工学 院的Triantfyllou等人研究发现,在自行驱动的鱼类体后部有射流形成,这些喷射的涡流在产生推力方面起着非常重要的作用[6,7].根据“射流推进理论”,他们研制了“仿生金枪鱼”和“仿生梭鱼”. 鱼类行为学家的研究表明 ,大多数鱼类把身体当作推进器,身体左右摆动击水,利用其产生的反作用力使鱼体向前推进.金枪鱼、旗鱼、鲨鱼类游泳时身体摆动实际上只限于尾部;而鳗鲡、泥鳅、鳝鱼等, Ξ基金项目:中国科学院机器人学开放研究实验室基金资助项目(项目编号:RL200011);国防基础科研项目(项目编号:J1300C1004).收稿日期:2001-09-04 108机器人2002年3月 它们的尾鳍退化,其前进完全依赖身体的摆动.基于这种推进原理,我们提出了“波动推进理论”,试图从波动学的角度阐释鱼类的游动机理.我们把鱼体的脊椎抽象为几何曲线,称之为脊椎曲线,鱼体通过改变脊椎曲线直接控制身体周围的水流来产生推力.本文首先通过物理建模的方法得到了波动推进的速度算式,分析了波动推进过程中的运动阻力,然后基于泥鳅在水中的游动形态的观测实验,对其脊椎曲线进行了定量分析,最后根据“波动推进理论”,研制了一条仿生“机器鳗鱼”,得到了较好的效果. 波速V,以地为参考系,设躯体对地速度为VB,工作质对地速度为VW,由于鱼体在水中的阻力与速度呈递增关系,故在启动瞬间,鱼体受到的阻力可以忽略不计,因此应用动量守恒有 M 1 ×VW=M0×VB(2) 因为VB+VW=V 则 (MVB=M1V

这个发明可以很大的降低了去往深海探索的成本的，而且它的柔软性，可以去很多复杂的场景，也能为深海的探索事业作出更多的贡献。

学术堂为大家整理了两个水产渔业类论文投稿期刊供大家参考:1.国家级期刊推荐:《福建水产》《福建水产》(双月刊)创刊于1983年,《福建水产》创刊于1972年,是福建省海洋与渔业厅主管、福建省水产学会和福建省水产研究所主办的学术期刊.主要刊载海洋渔业生态与环境保护、水产资源、捕捞技术、水产增养殖、渔船和渔机、仪器、水产品加工与利用等方面的研究论文、综述和应用技术等,适时少量地刊载一些国家和省级相关的渔业产业政策与法规、专论等.主要读者对象是水产科技、教育工作者,各级水产行政领导、基层干部和水产专业户等.一贯秉承科学、严谨、公正、客观、宁少勿滥的办刊原则,及时地报道了我省海洋、渔业界的新成果与新技术,经过近40年的出版发行,形成了自己的办刊特色即保持注重学术性又兼顾实用技术,这在我国海洋与渔业界省级刊物中已不多见,受到了各级读者的好评.在我国海洋、水产界享有较高的声誉和相当的影响力;是中国科技期刊数据、中国期刊全国数据库、《中国水产文摘》、《中国学术期刊(光盘版)》、万方数据--数字化期刊、维普中文期刊等国内外众多科技期刊数据库的收录期刊.2.CSCD核心北大核心双核心期刊推荐:《水产科学》《水产科学》现已被美国《化学文摘》、《剑桥科学文摘》、《乌利希期刊指南》,俄罗斯《文摘杂志》,英国《动物学记录》、《食品科技文摘》、《农业与生物科学研究中心文摘》,波兰《哥白尼索引》,日本科学技术振兴机构文献数据库,中国科学引文(遴选)数据库、中国学术期刊综合评价数据库、《中国学术期刊(光盘版)》、中国期刊网和万方数字化期刊群、中文科技期刊数据库、中文科技期刊精品数据库、台湾华艺数据库、中国生物学数据库收录.杂志主要刊载渔业资源、海淡水捕捞、水产养殖与增殖、水产生物病害及防治、水产饲料与营养、水产品保鲜与加工综合利用及水产基础科学等方面研究的新进展、新技术、新方法等.读者对象为水产科技工作者,大中专院校水产、生物、环保等专业师生,渔业行政、事业和企业单位有关管理和技术人员及广大知识渔民.获奖情况:中文水产渔业类核心期刊,全国农业系统期刊,全国水产优秀期刊,辽宁省一级期刊,2003年获中国水产学会科普作品三等奖、2004年获优秀农业期刊编号.