新书出版！西安交通大学胡桥教授团队：构建水下波动推进机器人的研究体系！

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海洋高端装备正经历由机械化向智能化的历史跃迁。正如中国科学院丁汉院士所说，仿生机器人领域正迎来生物智能与人工系统深度融合的关键突破期，其发展将重构人类探索自然的维度。作为“深海物联网”核心载体，配备仿生波动推进技术的水下无人航行器(UUV)突破传统螺旋桨的物理局限，这一变革不仅具有学术价值，更将重塑海洋作业的时空尺度，推动长期驻留水下的智能装备网络成为现实。

海洋作为战略资源富集区，其开发深度直接关乎国家未来。UUV 在海洋调查与勘探、国防安全等领域应用广泛，但其推进系统中的传统螺旋桨存在噪声显著、隐蔽性弱等固有缺陷。受尼罗河魔鬼鱼等高效游动生物启发，仿生波动推进技术通过复现生物鳍行波传递机制，在推进效率、运动精准度及环境适应性方面展现突破性优势。其柔性运动模式兼具低噪声与强隐蔽性，为构建新一代智能水下装备提供了颠覆性技术路径。

西安交通大学胡桥等研制的不断迭代升级的波动推进机器人

水下波动推进的科学源流根植于海洋生物亿万年的自然进化。相比传统身体/尾鳍(BCF)推进模式，中间鳍/对鳍(MPF)推进模式通过调控行波频率、幅值等参数实现多维运动控制，特殊涡旋演化机制使推进效率提升30%以上，在极地勘探、暗流监测等场景更具技术优势。经实验验证，基于该原理的机器人平台低速抗扰动能力较传统系统提升5.8 倍，在军民融合领域展现出广阔应用前景。然而，相关技术在工程转化中存在三大挑战：第一，复杂流固耦合过程的理论建模精度亟待突破；第二，多模态控制与三维涡旋演化机制尚不明确；第三，近海水面运动稳定性尚未形成系统性理论框架。因此，胡桥等著《水下波动推进机器人动力学研究 》构建起“理论分析—数值模拟—实验研究”的完整研究体系，致力于突破基础研究向装备研制的转化瓶颈。

水下波动推进机器人动力学研究

胡桥 等著

北京: 科学出版社,2025.8

ISBN 978-7-03-082596-4

本书相关研究依托于十余项国家级项目，如国家自然科学基金项目“基于刚柔感知融合的水下机器人波动推进步态与时变流场自匹配研究”(项目编号为52371337)，国家自然科学基金“叶企孙”科学基金项目“水下流电复合侧线阵列高精度感知机制”(项目编号为U2441288)等。

本书主要内容分三部分：第一部分为波动推进理论，包含第2 章和第3 章，基于冲量原理波动推进模型和二维线性化波动推进模型，揭示运动参数与推进效率的量化规律；第二部分为仿生波动推进水动力学，包含第4～6 章，主要借助高精度数值方法解析波动推进涡旋演化耦合机制；第三部分为波动推进机器人性能，包含第7 章和第8 章，创新提出波动推进机器人结构设计，结合船舶稳性理论实现抗风浪能力突破。各章贯穿“机理认知-模型构建-装备设计”的转化逻辑，为仿生机器人工程化提供创新方法。

本书聚焦水下波动推进机器人动力学研究的前沿技术，开展基于冲量原理的波动推进动力学建模关键技术研究，分析波动推进模型下推力和流体冲量之间的基本关系，系统阐述水动力性能的理论模型与数值预报方法，建立波动推进水动力性能预报模型。介绍二维、三维波动推进水动力性能预报与流场演化，优化水下波动推进机器人水动力性能。通过理论分析、数值模拟与实验研究相结合，深入探讨仿生波动推进的运动机制与性能优化方法，为高性能水下波动推进机器人的研发提供理论基础与技术支撑。

本书可供高等院校机械工程、海洋工程等专业本科生与研究生学习参考，也可供水下波动推进机器人领域的科研人员和工程技术人员阅读。

• 信息来源：科学出版社。

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