“我們正在努力創建一個類似于波士頓動力的組織，不過是在亞洲！”

提起自己參與研發、并創下吉尼斯世界紀錄的機器魚 SNAPP，該團隊的創始成員之一穆罕默德?薩德?沙希德?安維爾（Muhammad Saad Shahid Anwel，下稱薩德）告訴 DeepTech。

SNAPP 由香港大學機械工程系研發，目前還保持著一項于 2020 年創下的吉尼斯世界紀錄：游完 50m 的水下路線只需耗時 22.92 秒，這打破了 “機器人魚最快 50m 游泳” 的記錄。

這比曾在 2008 年北京奧運會一人獨攬 8 枚金牌、并打破 4 個游泳項目世界紀錄的菲爾普斯還快。另據悉，該記錄在香港大學霍英東游泳池完成。

具體來說，相比人類游泳者在國際游泳聯合會（FINA）認可的長距離游泳池中創造的世界紀錄，機器魚超過了男子 50 m 仰泳（24s）和 50 m 蛙泳（25.9s）、女子 50 m 自由泳（23.67s） 、以及 50 m 蝶泳（24.43s）和 50m 仰泳（26.98s）。

該項目的首席研究員、來自香港大學機械工程系的 Timothy Ng 表示：“除了塞薩爾?西埃洛（Cesar Cielo，男子 50 米自由泳 - 50 米池世界紀錄保持者）以外，我們已經超越了大多數奧林匹克游泳運動員，后者在 20.91 秒內游泳 50 米。”

因此，SNAPP 是迄今為止最快的機器人魚類，其以 2.18 米 / 秒的速度突破了人類游泳所熟知的科學界限。

圖 | SNAPP 的設計圖（來源：SNAPP 團隊）

如上圖所示，SNAPP 采用模塊化設計，為的是便于維護、維修和定制。它的浮力可通過增加身體組件來增加，其防水性能得益于它使用了丙烯酸管和O 型圈。

它還使用 433MHz 低頻無線電，所以能更好地穿透水下信號。結構上，SNAPP 采用蘇格蘭軛（Scotch Yoke），并使用聚乳酸（PLA）材料，以 3D 打印制作而成，總成本大約 641 美元。

由于使用機械鰭來移動，這不同于常見的螺旋槳工作原理，因此可防止被水下植物纏繞。此外，它使用鋰離子電池供電，能在水下停留 8 到 12 個小時。

SNAPP 的波動頻率為 4Hz，尺寸為 880 毫米（長）x 75 毫米（寬）x 300 毫米（高），質量為 5 千克，并由 150W 的電機供電。

它能快速游泳的原因之一，在于魚尾設計的靈活性，如下圖其魚尾就像一個彎月，這種弧度是靈活性的來源之一，并能在水下推動其前進。

自立項起，共有幾十人參與 SNAPP 研發，并孵化出一個名為 BREED Robotics 的機器人技術團隊，該團隊隸屬于香港大學，團隊主要創始人有 Timothy NG 等人。

港大機械工程系助理教授張富則是該項目的導師，他表示：“通過在機器人魚上添加視覺系統和控制算法，我們希望我們的魚能夠在水下任務中充當搜索救援機器人的角色。”

研發過程中，該團隊努力在速度、重量、耐用性和可靠性之間尋求平衡，SNAPP 的設計也經歷了翻天覆地的變化。

五年間，它的魚身和魚尾都經歷了多次迭代。最初的魚身是圓柱狀，到最后成為尖銳的橢圓柱狀。

魚尾則經歷從弧狀、到“脊椎骨”狀、再到弧狀的迭代。

在嘗試使用 “白魚”“肥金槍魚” 和 “黃尾” 等不同原型進行了幾次失敗的嘗試之后，該團隊最終設法將不銹鋼灌輸到了重量更輕的 3D 打印塑料中，并開發出了目前版本。

SNAPP 的外形很薄，可以在 0.5 米深的淺水區工作，可以穿過海底巖層，更可以穿過狹窄的裂縫。由于重量輕，阻力小，它能在 0.8 秒內加速到最大速度，并且可以用尾鰭進行急轉彎。

在 48 伏、5000 毫安時的電池幫助下，它能以高速間歇性游泳 3 小時，并能在 6 小時內維持 1 米 / 秒的巡航速度。

目前，SNAPP 還具備電氣功能和軟件功能，例如控制器、反饋系統和方向控制系統，未來還將擁有伺服鰭片和水下攝像頭檢測功能。

據悉，該項目最初由一名港大學生發起，2017 年底 Timothy Ng 接任了項目負責人的職務，并將這條魚帶到了目前的創紀錄水平。

談及研發過程，他表示：“最大的挑戰是如何開始創造創紀錄的魚類。我們選擇復制一條魚的自然運動，這是機器人過去試圖避免的事情，但是我們認為這是一條值得探索的途徑?！?/p>

持續幾年的付出，也讓該團隊獲得了由港大工程學院譚榮范創新部舉辦的第三屆 InnoShow 的 “ InnoShow 獎項目”，以及 “第六屆香港大學生創新與創新獎” 的亞軍（這是由香港新生代文化協會和香港科技園公司舉辦的創業大賽）。

可以 2.3 米 / 秒的速度游向溺水者

該機器魚具備搜尋救援、監測水質、以及在水族館提供娛樂的功能。

由于具有較好的水下移動性，并且能在沒有救生員的情況下，提供浮動支撐和拖曳能力。因此 SNAPP 非常適合進行救援和搜索。

當與基于人工智能的視覺系統集成、并使用空中無人機時，它可以形成一個強大的系統，為空襲和水中的受害者提供搜索和營救。

2018 年，為營救被困泰國洞穴的少年足球隊成員，前泰國海軍海豹突擊隊隊員庫南（Saman Kunan）不幸犧牲。該團隊表示，如果能夠使用 SNAPP，這場犧牲本可以避免。

據世衛組織估計，全球每年有 32 萬人死于溺水。在 2012-2016 年，香港報告了 193 例意外溺水死亡病例，其中 66% 的死亡事故發生在沒有救生員的情況下。

在演示試驗中，救生員對 SNAPP 在游泳池中的表現感到驚訝。他們稱 SNAPP 的快速執行力可以很好地幫助挽救生命，因為在溺水情況下，時間就是生命，而 SNAPP 的快速運動能力，正是溺水救援所需要的。

也因此，SNAPP 的常見部署地點是擠滿游客的海灘，一旦有人出現溺水，在確認掙扎中的受害者身份后，SNAPP 可以 2.3 米 / 秒的速度游向現場。到達后，SNAPP 為受害者提供漂浮支持。

如下圖所示，一旦受害者得到保護，SNAPP 會以巡航速度將受害者拖回岸邊，此外它還能提供足夠的浮力，來支撐一個重達 80 公斤的人漂浮在水面上。

另據悉，它能在沒有救生員的情況下提供浮動支撐和拖曳能力，還可作為潛水員的 “寵物”，為他們攜帶氧氣罐等重要設備。當潛水員陷入水流中，可將他們從水中拉開。

也可解決海洋污染和保護海岸線

在檢測水質方面，該團隊正在研究使用 SNAPP，來解決海洋污染和偵察水下垃圾的問題。

在海底的 SNAPP，可將其位置傳遞給相關收集器，也可被部署到定期流域中，對水樣進行采集和水質監測，如檢測海底微塑料等。

同時，大多數海洋尚未為人類所見，SNAPP 還可幫助保護海岸線、以及保護公共海灘免受鯊魚侵害，同時可以監管水域邊界。

雖然 SNAPP 還無法與天然魚的游動速度相提并論，但它模仿了真實魚的運動和輪廓，因此能很好地適應海洋環境。它的動作步態和真實的魚一樣，發出的聲音很小，可將水下聲污染降至最低。

未來，該團隊通過胸鰭去改進 SNAPP 的俯仰控制和橫搖控制，從而讓其在動蕩的水下環境中更加機動。

此外，他們還將給其增加識別能力和通信設備，以便主動找到受害人。最后，會通過特別方法，以便在救援時像人工救生員那樣，將失去知覺的受害者抬起來，并把他們帶回安全地點。

薩德告訴 DeepTech，SNAPP 還在持續更新中，并將于今年九月更新最新技術細節。

原文標題：香港大學機器魚打破50米游泳吉尼斯世界紀錄！水下停留8到12個小時，可用于溺水救援 | 專訪

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責任編輯：haq