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   初冬的太湖還算暖和，陽(yáng)光照在寬闊的水面上，飛鳥(niǎo)無(wú)聲地飛出灌木叢。
　　插有“北京航空航天大學(xué)”旗子的一條漁船上，博士生文力和他的同學(xué)們集中精神，跟蹤前方一個(gè)游動(dòng)的家伙。它如同一條大魚(yú)隱沒(méi)于淺綠的湖水，所過(guò)之處泛起波紋。它擺動(dòng)著尾巴，拖著一件白色浮標(biāo)向湖心游去，速度和人行走差不多，輪廓像是一顆魚(yú)雷。
　　這是什么東西？來(lái)太湖做什么？本報(bào)記者來(lái)到北航機(jī)器人研究所，打探底細(xì)。
　　它是什么？———機(jī)器魚(yú)：一條長(zhǎng)尾巴的魚(yú)雷
　　北航機(jī)器人所的一間實(shí)驗(yàn)室里，四處擺著奇形怪狀的零件，屋子中央的兩枚“魚(yú)雷”最為顯眼，仿佛軍事博物館里的展品。它們可是游泳好手。文力同學(xué)介紹說(shuō)：“白尾巴這條剛從太湖回來(lái)?！?
　　眼前的這件東西，就是曾游弋太湖，監(jiān)測(cè)水質(zhì)的“仿生機(jī)器魚(yú)”。
　　這家伙身長(zhǎng)1.6米，如果裝配的是螺旋槳，那和魚(yú)雷就幾乎沒(méi)有兩樣。魚(yú)頭更像彈頭漆成黃色，其表面是薄薄一層復(fù)合材料；體殼呈黑色，摸上去并不冰冷，它用碳纖維做成，不僅輕，而且強(qiáng)度好。身體和頭尾之間用不銹鋼圓框作固定。不銹鋼因?yàn)樽隽朔栏g處理，顯得有些暗。
　　機(jī)器魚(yú)的后部有兩片平行于水面的尾舵，隨著尾舵轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器魚(yú)可以上浮和下潛。還有一條豎直的尾鰭，用來(lái)保證平穩(wěn)。為了能夠隨意下潛，機(jī)器魚(yú)需要事先配重，用適量的鉛塊填充到肚子中，直到比重與水相同。
　　它靠什么游動(dòng)？———安靜而靈活的仿生尾巴
　　機(jī)器魚(yú)唯一的動(dòng)力來(lái)自尾巴。這片尾巴，由后部伸出的一只機(jī)械臂帶動(dòng)。機(jī)械臂由大臂和小臂組成，位置有點(diǎn)像尺骨與橈骨。它們分別接到兩只電機(jī)上，做不同運(yùn)動(dòng)。盡管構(gòu)造簡(jiǎn)單，合起來(lái)就可能構(gòu)成復(fù)雜的動(dòng)作。你可以想象一只拿著扇子的手———肘關(guān)節(jié)也可以扭動(dòng)，腕關(guān)節(jié)也可以扭動(dòng)。
　　機(jī)器魚(yú)模仿的是魚(yú)或海豚的動(dòng)作。魚(yú)和海豚尾巴的劃水動(dòng)作看似簡(jiǎn)單，其實(shí)需要專(zhuān)門(mén)的仿生學(xué)研究其軌跡，得出相應(yīng)的算法，好指揮機(jī)械尾巴運(yùn)動(dòng)，做到盡量平滑。細(xì)看這條尾巴，既不同于金槍魚(yú)等海魚(yú)尾巴的形狀，也不同于一般淡水魚(yú)的尾巴。據(jù)介紹，這是通過(guò)多次試驗(yàn)比較優(yōu)化的形狀，其劃動(dòng)效率最高。
　　實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器魚(yú)的尾巴以每秒兩三下的速度拍動(dòng)，除了風(fēng)聲和漁船馬達(dá)聲外，聽(tīng)不到更多的噪音。機(jī)器魚(yú)是一種安靜的動(dòng)物，它不像螺旋槳推動(dòng)的東西那樣喧鬧，這是它的一大優(yōu)勢(shì)，而且比起螺旋槳，靠尾巴前進(jìn)更加靈活。尾巴可以移到身體側(cè)面撥動(dòng)，使得機(jī)器魚(yú)轉(zhuǎn)彎半徑小，就好像步行者轉(zhuǎn)彎比騎自行車(chē)的靈活。
　　它如何分析水質(zhì)？———無(wú)線發(fā)送信息
　　幾個(gè)月前藍(lán)藻泛濫，太湖北岸曾是一片稠綠。11月下旬，無(wú)錫岸邊水質(zhì)依然渾濁，波浪把均勻的綠色撕出了一縷一縷。這次機(jī)器魚(yú)攜帶的就是適用于檢測(cè)藍(lán)藻危害的水質(zhì)檢測(cè)儀，用一個(gè)鋁制環(huán)套在機(jī)器魚(yú)腹部。這個(gè)圓筒狀的儀器即時(shí)分析水樣，再把信息無(wú)線發(fā)送給船上的人們。
　　跟蹤船上設(shè)有兩臺(tái)筆記本電腦，配合機(jī)器魚(yú)和水質(zhì)檢測(cè)儀工作。一臺(tái)記錄儀器無(wú)線傳回的水質(zhì)信息，另一臺(tái)是記錄機(jī)器魚(yú)巡游時(shí)回傳的數(shù)據(jù)，比如實(shí)時(shí)的GPS航點(diǎn)，姿態(tài)，深度，電池的容量以及體內(nèi)溫度是否超標(biāo)等。還有一個(gè)人拿GPS定位儀，手工記錄，以防電腦出現(xiàn)BUG。
　　機(jī)器魚(yú)不怕辛苦，最長(zhǎng)時(shí)一次可以工作20小時(shí)，游60公里。它膽子大，可以去人們不敢游的危險(xiǎn)地帶。它認(rèn)得路，人們把GPS路線圖輸入它的大腦，然后它就會(huì)一邊接受天上發(fā)來(lái)的GPS信息，一邊結(jié)合地圖，判斷應(yīng)該向哪里行進(jìn)。 [page_break]

　　它的方向和能量從哪里來(lái)？———GPS導(dǎo)航與鋰化合物電源
　　卸開(kāi)機(jī)器魚(yú)的頭殼，里面滿(mǎn)滿(mǎn)地是組件和電線。這里是它的大腦。
　　盡管東西多，卻也不繁亂。中間一個(gè)方塊是它控制的關(guān)鍵：GPS信號(hào)接收器。它通過(guò)總線，把信號(hào)傳給電機(jī)控制系統(tǒng)。后者負(fù)責(zé)操縱尾巴。
　　機(jī)器魚(yú)肚子里放著十幾個(gè)黑色的電池，這種鋰化合物電池比鋰離子電池能量更強(qiáng)。雖然電壓不是很高，但十幾個(gè)電池串連起來(lái)，功率大概兩三百瓦，足夠機(jī)器魚(yú)堅(jiān)持20小時(shí)。機(jī)器魚(yú)里還留出很多空間，可以放科學(xué)儀器，也可以放鉛塊配重。
　　文力說(shuō)：“機(jī)器魚(yú)有時(shí)需要潛水，水下是收不到信號(hào)的?！彼裕瑱C(jī)器魚(yú)配備了船形的浮標(biāo)天線，用一根細(xì)細(xì)的導(dǎo)線連通。GPS信息由之傳給機(jī)器魚(yú)。關(guān)鍵時(shí)候，人們也可以通過(guò)天線向它下命令，比如讓它停機(jī)。
　　因此，它潛游時(shí)，你也知道它在哪里———一艘白色的小船漂著呢。
　　它都干了些啥？———曾探測(cè)沉船，也曾偷偷溜走
　　1999年，國(guó)內(nèi)第一條機(jī)器魚(yú)誕生在北航機(jī)器人研究所ITM實(shí)驗(yàn)室。在當(dāng)時(shí)的所長(zhǎng)王田苗教授指導(dǎo)下，大三學(xué)生梁建宏帶著課外項(xiàng)目《魚(yú)類(lèi)仿生運(yùn)動(dòng)原理及其柔體潛艇模型》，參加全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽，獲得了一等獎(jiǎng)。幾年來(lái)，梁建宏和他的課題組孜孜以求，探索魚(yú)類(lèi)游動(dòng)的奧秘，完成了很多沒(méi)有先例的科學(xué)試驗(yàn)。
　　如今，梁建宏已經(jīng)拿到了博士學(xué)位，成為北航的青年教師。而機(jī)器魚(yú)也已升級(jí)到第五代。在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的墻上，貼出了各種版本的機(jī)器魚(yú)照片。最早的版本身長(zhǎng)大概0.8米，形狀如同鰻魚(yú)，運(yùn)動(dòng)方式也不同于目前這條。用尾巴推進(jìn)，是從2003年第三代機(jī)器魚(yú)開(kāi)始的。
　　2004年8月，機(jī)器魚(yú)在福建東山島附近探測(cè)沉船，隨身攜帶攝像頭，以觀看海底實(shí)況。那時(shí)的它仍然像一條魚(yú)。后來(lái)它增長(zhǎng)變細(xì)成魚(yú)雷狀，以增加有效體積和減小阻力。經(jīng)過(guò)多項(xiàng)改進(jìn)，它的航程提高了5倍多。
　　只有機(jī)器魚(yú)在大海里暢游時(shí)，人們才能感受它的魅力。梁建宏博士回憶道：在北戴河試驗(yàn)時(shí)，一條機(jī)器魚(yú)游丟了。大家苦苦找了3天也沒(méi)有蹤影。兩個(gè)月后，有漁民報(bào)告：打撈上來(lái)一條機(jī)器魚(yú)，課題組去取機(jī)器魚(yú)，才發(fā)現(xiàn)它偷溜后，神不知鬼不覺(jué)的跑了很遠(yuǎn)，所以當(dāng)然找不到啦。
　　這次太湖試驗(yàn)，航行時(shí)間更長(zhǎng)，可靠性要求更高。雖然機(jī)器魚(yú)一路被跟蹤，但它從頭到尾都不由人們干涉，只能自己認(rèn)路自己游。當(dāng)然，這次它沒(méi)溜走。
　　“準(zhǔn)備工作比較充分，使機(jī)器魚(yú)在幾天的工作中沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，”回憶起太湖之行，文力頗為輕松：“心情不錯(cuò)。在北京的辛苦是值得的?！?
　　■相關(guān)資料
　　2007年11月下旬的太湖，一條長(zhǎng)約1.6米的魚(yú)形機(jī)器人在科研人員的控制下，將大量的水質(zhì)數(shù)據(jù)傳回控制臺(tái)，為這個(gè)時(shí)間段太湖的水質(zhì)診斷提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)。
　　本次水質(zhì)探測(cè)任務(wù)由北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所研制的新一代仿生機(jī)器魚(yú)搭載美國(guó)哈希（HACH）公司的Hydrolab多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行。哈希公司的水質(zhì)參數(shù)檢測(cè)儀除了能檢測(cè)常規(guī)參數(shù)外，還可以檢測(cè)葉綠素、藍(lán)綠藻等10余種參數(shù)指標(biāo)，適用于檢測(cè)大范圍內(nèi)的藍(lán)藻危害。較之早先平臺(tái)，仿生機(jī)器魚(yú)的航程提高了5—6倍，在經(jīng)濟(jì)航速每小時(shí)3.6公里的情況下，航程達(dá)到60公里，相當(dāng)于一口氣穿過(guò)大半個(gè)太湖。（據(jù)中國(guó)機(jī)電企業(yè)網(wǎng)）
　　 ■相關(guān)鏈接
  形形色色的機(jī)器魚(yú)  

  打入鮭魚(yú)群內(nèi)的特工機(jī)器魚(yú)

   鮭魚(yú)是一種重要的經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)，為了打入鮭魚(yú)群內(nèi)，觀察其生活和水下環(huán)境變化，2006年，英國(guó)格拉斯哥大學(xué)的研究人員制作了能模仿鮭魚(yú)游動(dòng)的“特工機(jī)器魚(yú)”。

　　機(jī)器魚(yú)體表烏黑，其推進(jìn)系統(tǒng)能指揮“胸鰭”和“尾部”像真鮭魚(yú)那樣運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器魚(yú)游動(dòng)起來(lái)。研究人員認(rèn)為，如此設(shè)計(jì)的機(jī)器魚(yú)，無(wú)論是形象還是機(jī)械裝置的工作聲響都不會(huì)驚嚇到真的鮭魚(yú)。與此同時(shí)，機(jī)器魚(yú)體內(nèi)的攝影及圖像傳輸裝置，能把反映鮭魚(yú)生活的畫(huà)面?zhèn)鹘o岸上的操控人員。
　　漫游水族箱中的漂亮機(jī)器魚(yú)
　　2005年，英國(guó)埃塞克斯大學(xué)研制了3條完全自控的機(jī)器魚(yú)。它們體內(nèi)有自動(dòng)傳感器，能夠聰明地探測(cè)周?chē)h(huán)境，自主控制游動(dòng)方向，避開(kāi)水中的障礙物，并對(duì)周?chē)h(huán)境及時(shí)做出反應(yīng)。它現(xiàn)在倫敦水族館里從容游動(dòng)，供人觀賞。它身長(zhǎng)50厘米，泳姿優(yōu)雅。據(jù)說(shuō)，其速度可比金槍魚(yú)，加速度如同狗魚(yú)，動(dòng)作反應(yīng)類(lèi)似鰻鱺。
　　能吸引魚(yú)群的機(jī)器魚(yú)
　　2006年，北京大學(xué)研制出一種高仿真機(jī)器魚(yú)。它與普通鯉魚(yú)一般大小。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，它能吸引小規(guī)模的魚(yú)群跟在它身后。這條機(jī)器魚(yú)由電腦通過(guò)無(wú)線通訊方式指令，除頭頂有感應(yīng)設(shè)備外，與真魚(yú)并無(wú)二致。魚(yú)體有三節(jié)身子，分別以不同的方式運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成了活靈活現(xiàn)的姿態(tài)。吃垃圾的機(jī)器魚(yú)
　　最近，哈爾濱理工大學(xué)的學(xué)生設(shè)計(jì)完成了“離線式全自動(dòng)智能水上垃圾清理機(jī)器魚(yú)”，用光敏傳感器搜索垃圾，用魚(yú)嘴吃進(jìn)垃圾，通過(guò)魚(yú)腹機(jī)構(gòu)傳送，最后將垃圾傾入回收倉(cāng)內(nèi)，達(dá)到清除水面漂浮垃圾的目的。專(zhuān)家認(rèn)為，配合其他器件，還可用于勘探和救生等。(科技日?qǐng)?bào)記者 高博)