水下机器人的由来

科学日报网站2017年11月17日报，在侏罗纪早期至中期（1.35亿至1.2亿年前），有一种名为蛇颈龙（现已灭绝）的海洋爬行生物繁衍兴盛，它能在空气中呼吸，拥有不可思议的长颈和光滑的身躯。与当今的一些动物不同，蛇颈龙是用四只几乎同样大小的桨状鳍和肌肉在海里游弋，而包括企鹅、海龟还有海狮一类的动物，则依靠更大更强的前鳍推进，较小的后鳍主要被用来转向。

尽管现在分析手段并不成熟，但化石记录显示，蛇颈龙分布相当宽泛而且多产。英国南安普顿大学的研究团队受此启发，开始研究四鳍游动和两鳍游动相比有何优势。11月19-20日在丹佛市举行的第七十届美国物理学会流体动力学分会上，他们介绍了已有研究成果。

蛇颈龙

在早期工作中，该团队用串联鳍在水洞中实验，证明了后鳍利用前鳍使性能获得显著提高，这类似于鸟类在队列中的飞行。他们发现后鳍的推力提高了60％，效率提高了40％。

该团队目前的工作被称为“亚特兰蒂斯计划”，旨在将这种串联鳍增效应应用于游泳水下机器人上。南安普敦大学海洋与海洋研究所副教授加布里埃尔·韦茅斯（Gabriel Weymouth）说：“我们希望它能让海底探测更加灵活。学生们从零开始，构建了一个完全自主式的机器人，并设计成只用两台电机发动，每侧一台的形式。要完成这样的设计，每只鳍须在轴上自由转动，不使用电动机、传感器或控制系统。这也很大程度上简化了装置，降低了成本。”

无人潜航器

学生们的工作表明，只需一个非常简单的机制，就能利用蛇颈龙串联鳍的增效应。韦茅斯说：“会议上，我们将集中阐述设计中所用的特殊的水力原理，每个鳍的转轴都经过了开源流体力学软件的优化，以使它们能产生大的效率和推力。经过测试，我们的机器人有相当快的速度和高机动性。”

据韦茅斯说，他们已经开始一系列优化设计、控制以及鳍形的工作。他说“我们的长远目标是继续用这个理念开发出一个能在真实环境中自主运行的机器人。”