黄貂鱼游泳启发黑科技！仿生机器人节能又稳当

为探究黄貂鱼独特游泳方式的奥秘，加州大学河滨分校（UCR）的机械工程师团队打造了一款波浪形机械鱼鳍。他们将机器人置于模拟海底环境的水下隧道中测试，发现不同种类的鳐鱼进化出了适配各自生存环境的游泳技巧：底栖鳐鱼（如黄貂鱼）会调整鱼鳍的运动方式和倾斜角度，抵消将它们拉向海底的向下拉力。

原来黄貂鱼在海底优雅的波浪状游动并非为了“耍帅”，而是进化出的稳定性和耐久性适应机制。研究团队认为，这一原理未来可用于设计节能水下测绘机器人。不止他们，其他研究者也正尝试借鉴黄貂鱼的游泳方式，开发更隐蔽的下一代水下航行器。

该研究发表于《皇家学会界面杂志》。

一、实验揭秘：黄貂鱼为何“波浪游”？

鳐鱼的游泳方式因种类而异：

远洋鳐鱼（如蝠鲼）：通过拍动鱼鳍在海面附近悬停；

底栖鳐鱼（如黄貂鱼）：生活在浅海，依靠类似波浪的起伏运动前进，这种方式被认为比蛮力拍动更高效，能更好地回收周围水流的能量。

UCR机械工程师、论文合著者朱元航（音译）推测，游泳方式的差异源于生存环境不同。为验证这一理论，团队制作了厚度仅9.5毫米（约0.4英寸）的硅胶机械鱼鳍，并搭建模拟洋流的大型水隧道。

实验中，他们将机械鱼鳍分别置于隧道表层和靠近“人工海底”的位置，观察不同洋流对鱼鳍升力的影响。原本预期类似鸟类贴地飞行时的“正升力”会让鱼鳍保持稳定，结果却相反：机器人被向下“吸”向海底。

“这完全出乎意料，”朱元航在UCR博客中说，“靠近海底时，鳐鱼没有获得额外升力，反而受到向下的拉力。”

二、自然的解决方案：鱼鳍微倾抵消拉力

团队调整机械鱼鳍角度后发现，只需将鱼鳍向上倾斜几度，就能抵消向下的拉力。由此推测：黄貂鱼等底栖鳐鱼天生会以轻微向上的角度游动，这一细节此前未被发现。测试还显示，黄貂鱼式的波浪运动比远洋鳐鱼的拍动运动，能更稳定地与海底保持距离。

“大自然似乎早已解决了这个问题。”朱元航补充道。

三、仿生应用：未来水下机器人的新方向

这并非工程师首次借鉴鳐鱼生物学特性：

2018年，加州大学洛杉矶分校打造了10毫米长的“细胞仿生鳐鱼机器人”，由心肌细胞和柔性电极驱动；

2017年，哈佛大学研发了由大鼠肌肉驱动、光控推进的“生物混合鳐鱼机器人”；

华盛顿大学正探索将黄貂鱼游泳技术应用于下一代水下航行器，目标是打造比现有潜艇更节能、更安静的设备。

在未来机械设计领域，大自然依然是最顶尖的“工程师”。