蓝色的北太平洋上，一只棕红色的鱿鱼正滑动着两边的尾鳍，十根触须灵活地在水中摆动，时而在海面上浮游，时而潜入海中。令人惊讶的是，这并不是一只真鱼，而是由上海海洋大学机器鱼大学生创新团队设计并制作的仿生鱼。
2021年初，仿生鱿鱼机器鱼第一次“游”入了大海，并顺利完成300米水下探测任务。除了模仿鱿鱼的生物游动机理，完成结构稳定性测试、功能性测试等，这只仿生鱿鱼还搭载了水质参数传感器、水下集鱼灯、水下摄像头等，获取了不少珍贵数据。
不只是一只会“游泳”的鱼
“这是多功能水中探测机器鱼狗鱼，获得第七届全国大学生创新创业年会金奖。这是机械海龟，获得第四届全国机器人创意设计大赛TRCC机器人仿生项目冠军，第四届全国海洋航行器设计与制作大赛一等奖……”机器鱼大学生创新团队的核心指导教师、高级工程师孔祥洪一边介绍，一边抱出一大堆仿生机器鱼。可多自由度游泳的机械海蛇、肌肉摆动游泳的机械蝠鲼、尾鳍上下摆动游泳的机械海豚……它们在水中游动的姿态和真鱼几乎无异：遇到障碍能自动回避，钻进狭小空间也能灵活自由游出。此外，它们还装着各种机械装置和传感器，可以向控制中心回传相关的各种数据。
“在水文勘察和水文环境监测时，如果能有一只仿生机器鱼‘混’入鱼群，既不会惊动鱼群，又不会对生态环境造成影响，反而能带回大量的数据。人类也无须冒着生命危险去采集数据，这可是一件大好事。”孔祥洪说。
但要做像“肌肉控制”的仿生机器鱼，谈何容易！它涉及多个学科的知识点，又特别强调知识的活学活用和动手能力。起点高，难度大，造成了很多本科生乃至研究生都“不敢高攀”。而一群以“00后”为主的机器鱼大学生创新团队，却牢牢盯住了仿生机器鱼，成为他们的创新目标。
跨学科团队，“00后”是主力军
每天下午4点半下课铃声一响，创新团队的成员们便一头扎进实验室，有的在画着图纸，有的在测试电路，有的在安装设备，有的在检测材料。机器鱼调试好，就要放在旁边的水槽里测试。哪里出问题了，可以立即捞起来马上检查。但要获取项目精确数据，仅仅在实验室里做研究还不够，必须要到池塘里下水测试。下水测试的过程被学生们戏称为“遛”鱼。
但“遛”鱼的难度可不小。鱼没有按照设定的程序游，游的“姿势”不理想，或是没有达到理想的效果，都得捞出来看一看，修一修，理一理。项目团队指导老师海洋科学学院初文华老师告诉记者，比赛前夕，学生通宵做测试是常有的事情。有一年的冬天，仿生鱿鱼做下水测试时遇到了降雨降温，为了方便操作，学生们连雨衣都没穿，顶风冒雨在水池中进行测试。“实验虽然困难重重，也会不断出现新的问题，但是学生们的毅力确实让人钦佩。”初文华说。
“要动手，要尝试自己解决问题，学科交叉性强”，这是创新团队最大的特点。机器鱼的研制涉及数学、力学、物理学等十个一级学科，对学生的综合性素质要求非常高。以鱿鱼为例，它是海洋生物中游泳行为最复杂的品种之一，一般鱼类的行为就1-2种，而它的游泳行为至少有4种。同时，相较一般鱼类，鱿鱼身体结构更为复杂。因此，仿生鱿鱼的研发和制作存在相当大的技术难度。
团队成员在面对问题时，往往自主思考，先尝试独立解决问题。这种模式也彻底打破了教师上课“满堂灌”和学生上课“被动学”的问题。在师资方面，学校也打造了一支跨学科的豪华导师阵容。创新团队集合了流体力学、工程设计、电子通讯等多个学科的师资力量，指导老师紧跟结构、材料、控制系统等各个环节，在实物制作、论文撰写等方面投入了大量精力。
就是这样的“课堂”，使得机器鱼研发水平不断提升。十几年来历经数代发展，逐渐形成了一系列高效率、低能耗、多功能及共融性好的高水平机器鱼作品。除了拿奖拿到“手软”以外，还涌现出了一批科研学习能力与实践能力兼具的优秀本科及研究生人才。据悉，创新团队的历届学生每年升学率达90%以上，其中保研直升率高达80%，且多数被双一流高校录取。
图片：上海海洋大学