Snapp：一种具备三维机动能力、适用于开放水域游动的敏捷机器鱼

鱼类在复杂水下环境中展现出令人印象深刻的运动性能与敏捷性，利用波动的尾鳍和胸鳍进行推进与机动。在机器鱼中复现这些能力颇具挑战；现有设计要么侧重于高速游动，要么侧重于有限速度下的方向控制，且主要在受限环境中工作。为克服这些局限，我们设计了 Snapp，一种集成式机器鱼，能够在开放水域中以高速度及完整的三维机动能力游动。一种新颖的循环差分方法被叠加于该机构之上，它将推进与偏航转向集成以实现快速的航向修正。两个独立的胸鳍提供俯仰与横滚控制。我们在开放水域环境中对 Snapp 进行了评估，展示了速度与机动性的显著提升，实现了 1.5 m/s（1.7 倍体长每秒）的游动速度，并完成了如 8 字形与 S 形轨迹等复杂机动。记录到 0.4 s 内 15$^{\circ}$ 的瞬时偏航变化、0.85 m 的最小转弯半径，以及最大俯仰与横滚速率分别为 3.5 rad/s 和 1 rad/s。我们的结果表明，Snapp 的游动能力在开阔海域具有极佳的应用前景，并为敏捷机器鱼的发展作出重要贡献。