機器人領域著名期刊《Soft Robotics》（機器人領域排名第一期刊，IF：5.057）刊登了我院國家級青年人才獲得者文力副教授團隊在水下仿生軟體結構與驅動的最新研究成果“Understanding Fish Linear Acceleration Using an Undulatory Biorobotic Model with Soft Fluidic Elastomer Actuated Morphing Median Fins“。我院畢業(yè)研究生任子宇（現(xiàn)為德國馬克斯普朗克研究所博士研究生），胡凱楠（現(xiàn)于中航擔任工程師），袁濤（現(xiàn)于中航擔任工程師）為該項研究的主要作者，文力老師作為第一兼通訊作者，并主導了這項研究。美國哈佛大學George Lauder教授為該項研究提供了活體生物學實驗數(shù)據(jù)，王田苗教授為這項研究共同作者。
圖1 仿生機器魚和軟體可拍動/折展的機器魚鰭
圖2 利用數(shù)字粒子示蹤技術獲得的機器魚游動過程中產生的流場揭示了背鰭產生的渦與尾鰭產生的渦方向相反，進而側向力抵消
研究團隊發(fā)現(xiàn)自然界魚類柔性鰭材料硬度跨越多個數(shù)量級，剛柔耦合，并可以實現(xiàn)大變形拍動，折展等運動。研究團隊采用了復合多材料３D打印工藝，其驅動為仿生的纖維增強柔性驅動器，最終實現(xiàn)了仿生柔性魚鰭上實現(xiàn)了真實魚鰭的抬起/收合，以及可控的多相位、幅度組合的波動等多種運動模式。依托實驗室前期搭建的“自由推進”水下力學平臺，研究團隊探究了魚鰭在機器魚加速游動過程中的影響，在實驗過程中同時運用了數(shù)字粒子示蹤技術來計算機器魚游動產生的流場。相關實驗結果發(fā)現(xiàn)了魚鰭收合狀態(tài)對機器魚加速有著顯著的影響（32.5 %），同時可減小側向力（24.8 %），從而揭示了魚類在游動過程中魚鰭不僅能提高推進效率，同時可動態(tài)調控穩(wěn)定性。該項研究的成果為將來高效水下航行器的設計和制作提供了一個新的思路。
與此同時，在支持這項研究的柔性驅動傳感一體化關鍵技術上，文力研究團隊也取得了進展。2017級研究生方璽、2014級博士生郝雨飛、2017級研究生劉澤民的研究 ”A self－sensing Soft Bending Actuator With Model－based Variable Effective Length” 在近日International Symposium of Flexible and Stretchable Electronics會議上獲得Best Poster Award，并獲得了美國科學院院士，中國科學院外籍院士黃永剛教授、以及美國科學院院士，中國科學院外籍院士王中林教授的高度評價。軟體結構、驅動、傳感一體化關鍵技術將為未來的智能水下軟體機器人奠定重要基礎。
該研究獲得國家自然科學基金重點項目（61633004, 61333016）的支持。
論文原文鏈接：
https://www.liebertpub.com/doi/full/10.1089/soro.2017.0085?utm_source="sfmc&utm_medium=email&utm_campaign=SORO FP August 23 2018&d=8/23/2018&mcid=1643104073
北航官網(wǎng)英文版報道與論文視頻鏈接：http://ev.buaa.edu.cn/info/1081/1578.htm
