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霍英东游泳池边抱机器鱼的学生合影

从搜索至拯救,或在水族馆里作赏娱用途, 拥有多功能的机械鱼似是个遥不可及的梦想。事实上,这已是香港大学(港大)工程学院一队年青团队的研究成果。

这条由港大机械工程系一队师生团队发明、并获港大工程学院谭荣芬创科翼资助的机械鱼于健力士世界纪录大全以22.92秒,或每秒2.18米的速度,游毕50米的距离,创造了机械鱼游泳速度最快纪录。这速度比大多数奥林匹克选手更快,包括米高·菲比斯的平均每秒2.1米的速度。

研究团队BREED的创办人、 工程学士(机械工程)毕业生黄如钦指出, 凭着整个团队的努力,他们不断缔造佳绩,拓立一个又一个重要里程碑。团队最初的目标,只是发明一条能够打败学界中最强的游泳健将的机械鱼。有了早期的成功经验,他们再接再厉研究,以打败奥运冠军为目标,最后取得令人惊讶的成绩。2020年1月,团队以26.79秒的成续创下「五十米最快机械飞鱼」的健力士世界纪录。今次研发的SNAPP飞鱼再突破之前的纪录,黄如钦表示:「除了塞萨尔·西埃洛以20.91秒游毕50米的纪录之外,SNAPP超越了大部分奥运游泳健将的速度。」

SNAPP是现时世界上最快的机械鱼,打破人类所知的科学界限,速度之快每秒可达2.18米。其他一些值得关注的机械鱼,例如哈佛大学的Tunabot (机械鲔),其泳速仅每秒一米。黄如钦表示:「我们在SNAPP的尾部设计上,使用了富有弹性及柔软的方法 ,这是在水底中向前推进的关键,成功地增加了它原来的速度,做出了现时这个成绩。」

令团队感到鼓舞的是,SNAPP在多项功能中都有极佳的表现。港大机械工程系主任及环保专家梁耀彰教授对机械鱼项目的研究成果感到非常雀跃,他说:「 除了打破健力士世界纪录外, 机械鱼可应用在日常生活,尤其适合用于环境保护方面的任务,例如协助监察水质和海底中的垃圾油污等。」

虽然SNAPP 目前仍然比不上真鱼的游泳速度,因为那是经历数百万年的进化优化发展出来,但在团队的努力下,它模仿了一条真鱼的不同活动模式和体态,能完美地融入海洋环境中。像鱼儿般步步推进前行,制造的声浪很小,能将海底中的噪音污染降至最低。

机械鱼有极强的水底活动能力,能够在缺乏救生员的情况下提供浮力支撑,并具备拖曳能力,因此非常适合应用于海上救援和搜索行动,与人工智能视角系统及无人驾驶空中飞行装置组装结合,在海空领域中从事搜索及拯救遇难者的任务。

专门研究无人驾驶装置的机械人专家、港大机械工程系助理教授张富博士认为,机械鱼与其他机械科技如无人驾驶装置结合,将会带来很多新机遇。他说:「无论从研究和应用角度,机械鱼项目都很有意思和非常重要。它的成功将为不同的应用范畴如海底探索及救援带来益处。现时大部分的海洋都是人类所未曾接触过,新科技亦有助保护海岸线和公众海滩不受鲨鱼侵袭,协助海域巡逻以及界定领土范围等。」

根据世界卫生组织的估算,每年约有320,000宗因遇溺造成的死亡个案。黄如钦说:「几年前在泰国洞穴的救援行动,若当时有SNAPP的帮助,那些专业潜水员便可能不会身亡。」

SNAPP有着纤薄的体态,不论深浅水域的行动均能胜任,轻易穿梭于海底的岩层及穿插于狭缝之间。现时的原型容许它在5秒内加速至最快速度,利用尾鳍急转弯,以及使用48伏特850毫安的电池在混合游泳模式下,连续游泳数小时之久。

机械鱼团队现已开始将 SNAPP 应用于应对海洋污染,以及侦测海底垃圾积聚的位置。机械鱼能够把位置传送回一个较大的收集仪器,或者接收命令后定期到河流流域收集海水样本、监测水质,尤其是水中的微胶粒含量。「SNAPP可以充当潜水员的『宠物』,帮忙㩦带一些必需的仪器和氧气筒。」黄如钦补充说。而万一潜水员被困于水底的水流中,SNAPP更加可充当救命索,将潜水员拉出来。

黄如钦现时正就发挥SNAPP在救援、搜索及巡逻方面的功能,与商业机构洽谈发展,同时着眼探讨其他更广泛的应用。「或者将来,我们不再需要养殖真鱼自娱,而是用机械鱼来作替代品了。」黄如钦说。

有关机械鱼的片段:

https://www.dropbox.com/sh/8vc0bacfzqnhcdm/AADJzztAQSK8cQUFSWlQX_QFa?dl=0

健力士世界纪录:

https://www.guinnessworldrecords.com/world-records/413784-fastest-50-metres-by-a-robotic-fish

关于香港大学工程学院

工程学院成立于1912年,是香港大学的创始院系之一。自成立以来,该学院紧贴工程界的发展步伐,站在工程学研究的最前端,并逐渐发展成为全港最具规模的工程学院,透过辖下五大学系,提供高质素的学士、硕士及研究院课程,为各工程专业培训顶尖人才。工程学院旨在透过全方位的教育,使学生不但修习尖端技术的知识,更培养他们积极和多角度思维、卓越的语文能力与社交技巧、创新思维,令毕业生拥有不凡的国际视野和秉持终身学习的态度,及恪守专业诚信等优秀个人属性。网址: https://engg.hku.hk

来源:https://www.hku.hk/press/press-releases/detail/c_22621.html