從搜索至拯救,或在水族館裏作賞娛用途, 擁有多功能的機械魚似是個遙不可及的夢想。事實上,這已是香港大學(港大)工程學院一隊年青團隊的研究成果。
這條由港大機械工程系一隊師生團隊發明、並獲港大工程學院譚榮芬創科翼資助的機械魚於健力士世界紀錄大全以22.92秒,或每秒2.18米的速度,游畢50米的距離,創造了機械魚游泳速度最快紀錄。這速度比大多數奧林匹克選手更快,包括米高·菲比斯的平均每秒2.1米的速度。
研究團隊BREED的創辦人、 工程學士(機械工程)畢業生黃如欽指出, 憑著整個團隊的努力,他們不斷締造佳績,拓立一個又一個重要里程碑。團隊最初的目標,只是發明一條能夠打敗學界中最強的游泳健將的機械魚。有了早期的成功經驗,他們再接再厲研究,以打敗奧運冠軍為目標,最後取得令人驚訝的成績。2020年1月,團隊以26.79秒的成續創下「五十米最快機械飛魚」的健力士世界紀錄。今次研發的SNAPP飛魚再突破之前的紀錄,黃如欽表示:「除了塞薩爾·西埃洛以20.91秒游畢50米的紀錄之外,SNAPP超越了大部分奧運游泳健將的速度。」
SNAPP是現時世界上最快的機械魚,打破人類所知的科學界限,速度之快每秒可達2.18米。其他一些值得關注的機械魚,例如哈佛大學的Tunabot (機械鮪),其泳速僅每秒一米。黃如欽表示:「我們在SNAPP的尾部設計上,使用了富有彈性及柔軟的方法 ,這是在水底中向前推進的關鍵,成功地增加了它原來的速度,做出了現時這個成績。」
令團隊感到鼓舞的是,SNAPP在多項功能中都有極佳的表現。港大機械工程系主任及環保專家梁耀彰教授對機械魚項目的研究成果感到非常雀躍,他說:「 除了打破健力士世界紀錄外, 機械魚可應用在日常生活,尤其適合用於環境保護方面的任務,例如協助監察水質和海底中的垃圾油污等。」
雖然SNAPP 目前仍然比不上真魚的游泳速度,因爲那是經歷數百萬年的進化優化發展出來,但在團隊的努力下,它模仿了一條真魚的不同活動模式和體態,能完美地融入海洋環境中。像魚兒般步步推進前行,製造的聲浪很小,能將海底中的噪音污染降至最低。
機械魚有極強的水底活動能力,能夠在缺乏救生員的情況下提供浮力支撐,並具備拖曳能力,因此非常適合應用於海上救援和搜索行動,與人工智能視角系統及無人駕駛空中飛行裝置組裝結合,在海空領域中從事搜索及拯救遇難者的任務。
專門研究無人駕駛裝置的機械人專家、港大機械工程系助理教授張富博士認為,機械魚與其他機械科技如無人駕駛裝置結合,將會帶來很多新機遇。他說:「無論從研究和應用角度,機械魚項目都很有意思和非常重要。它的成功將為不同的應用範疇如海底探索及救援帶來益處。現時大部分的海洋都是人類所未曾接觸過,新科技亦有助保護海岸線和公眾海灘不受鯊魚侵襲,協助海域巡邏以及界定領土範圍等。」
根據世界衛生組織的估算,每年約有320,000宗因遇溺造成的死亡個案。黃如欽說:「幾年前在泰國洞穴的救援行動,若當時有SNAPP的幫助,那些專業潛水員便可能不會身亡。」
SNAPP有著纖薄的體態,不論深淺水域的行動均能勝任,輕易穿梭於海底的岩層及穿插於狹縫之間。現時的原型容許它在5秒內加速至最快速度,利用尾鳍急轉彎,以及使用48伏特850毫安培的電池在混合游泳模式下,連續游泳數小時之久。
機械魚團隊現已開始將 SNAPP 應用於應對海洋污染,以及偵測海底垃圾積聚的位置。機械魚能夠把位置傳送回一個較大的收集儀器,或者接收命令後定期到河流流域收集海水樣本、監測水質,尤其是水中的微膠粒含量。「SNAPP可以充當潛水員的『寵物』,幫忙㩦帶一些必需的儀器和氧氣筒。」黃如欽補充說。而萬一潛水員被困於水底的水流中,SNAPP更加可充當救命索,將潛水員拉出來。
黃如欽現時正就發揮SNAPP在救援、搜索及巡邏方面的功能,與商業機構洽談發展,同時著眼探討其他更廣泛的應用。「或者將來,我們不再需要養殖真魚自娛,而是用機械魚來作替代品了。」黃如欽說。
有關機械魚的片段:
https://www.dropbox.com/sh/8vc0bacfzqnhcdm/AADJzztAQSK8cQUFSWlQX_QFa?dl=0
健力士世界紀錄:
https://www.guinnessworldrecords.com/world-records/413784-fastest-50-metres-by-a-robotic-fish
關於香港大學工程學院
工程學院成立於1912年,是香港大學的創始院系之一。自成立以來,該學院緊貼工程界的發展步伐,站在工程學研究的最前端,並逐漸發展成為全港最具規模的工程學院,透過轄下五大學系,提供高質素的學士、碩士及研究院課程,為各工程專業培訓頂尖人才。工程學院旨在透過全方位的教育,使學生不但修習尖端技術的知識,更培養他們積極和多角度思維、卓越的語文能力與社交技巧、創新思維,令畢業生擁有不凡的國際視野和秉持終身學習的態度,及恪守專業誠信等優秀個人屬性。網址: https://engg.hku.hk。
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