“我們正在努力建立一個類似波士頓動力的組織，但是在亞洲！”

在提到自己參與研發(fā)并創(chuàng)造吉尼斯世界紀(jì)錄的機器語言SNAPP時，該小組的創(chuàng)始成員之一穆罕默德薩德希德安維爾(Muhammad Saad Shahid Anwel，以下簡稱薩德)告知DeepTech。

圖 | 快速游動的 SNAPP（來源：SNAPP 團隊）

SNAPP 由香港大學(xué)機械工程系研發(fā)，目前還保持著一項于 2020 年創(chuàng)下的吉尼斯世界紀(jì)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。

圖 | SNAPP 獲得相關(guān)吉尼斯世界紀(jì)錄視頻截圖（來源：香港大學(xué)）

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(jì)錄的菲爾普斯還快。另據(jù)悉，該記錄在香港大學(xué)霍英東游泳池完成。

圖 | 也可慢速游動（來源：SNAPP 團隊）

具體來說，相比人類游泳者在國際游泳聯(lián)合會（FINA）認(rèn)可的長距離游泳池中創(chuàng)造的世界紀(jì)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）。

圖 | 測試游速（來源：SNAPP 團隊）

該項目的首席研究員、來自香港大學(xué)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(jì)錄保持者）以外，我們已經(jīng)超越了大多數(shù)奧林匹克游泳運動員，后者在 20.91 秒內(nèi)游泳 50 米?！?/p>

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(xué)界限。

圖 | SNAPP 的設(shè)計圖（來源：SNAPP 團隊）

如上圖所示，SNAPP 采用模塊化設(shè)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(shè)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。

圖 | 顏色艷麗的 SNAPP（來源：SNAPP 團隊）

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

圖 | 該團隊的成員（來源：SNAPP 團隊）

港大機械工程系助理教授張富則是該項目的導(dǎo)師，他表示：“通過在機器人魚上添加視覺系統(tǒng)和控制算法，我們希望我們的魚能夠在水下任務(wù)中充當(dāng)搜索救援機器人的角色?！?/p>

研發(fā)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(shè)計也經(jīng)歷了翻天覆地的變化。

如下圖所示，五年間，它的魚身和魚尾都經(jīng)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。

圖 | 魚身的多次迭代（來源：香港大學(xué)）

魚尾則經(jīng)歷從弧狀、到“脊椎骨”狀、再到弧狀的迭代。

圖 | 魚尾的多次迭代（來源：香港大學(xué)）

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(shè)法將不銹鋼灌輸?shù)搅酥亓扛p的 3D 打印塑料中，并開發(fā)出了目前版本。

圖 | 給 SNAPP 安裝零件（來源：SNAPP 團隊）

SNAPP 的外形很薄，可以在 0.5 米深的淺水區(qū)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(nèi)加速到最大速度，并且可以用尾鰭進行急轉(zhuǎn)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(nèi)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(tǒng)和方向控制系統(tǒng)，未來還將擁有伺服鰭片和水下攝像頭檢測功能。

圖 | SNAPP 尺寸為 880 毫米（長）x 75 毫米（寬）x 300 毫米（高）（來源：SNAPP 團隊）

據(jù)悉，該項目最初由一名港大學(xué)生發(fā)起，2017 年底 Timothy Ng 接任了項目負(fù)責(zé)人的職務(wù)，并將這條魚帶到了目前的創(chuàng)紀(jì)錄水平。

談及研發(fā)過程，他表示：“最大的挑戰(zhàn)是如何開始創(chuàng)造創(chuàng)紀(jì)錄的魚類。我們選擇復(fù)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(rèn)為這是一條值得探索的途徑。”

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

圖 | 外觀可被設(shè)計成不同圖案（來源：SNAPP 團隊）

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(jiān)測水質(zhì)、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。

圖 | 救生示意圖（來源：SNAPP 團隊）

當(dāng)與基于人工智能的視覺系統(tǒng)集成、并使用空中無人機時，它可以形成一個強大的系統(tǒng)，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(jù)世衛(wèi)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(fā)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(xiàn)感到驚訝。他們稱 SNAPP 的快速執(zhí)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(xiàn)溺水，在確認(rèn)掙扎中的受害者身份后，SNAPP 可以 2.3 米 / 秒的速度游向現(xiàn)場。到達(dá)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(dá) 80 公斤的人漂浮在水面上。

圖 | SNAPP 救援溺水者示意圖（來源：SNAPP 團隊）

另據(jù)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(shè)備。當(dāng)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(zhì)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。

圖 | 水下靜止的 SNAPP（來源：SNAPP 團隊）

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

同時，大多數(shù)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(jiān)管水域邊界。

圖 | SNAPP 的尾部連接處（來源：SNAPP 團隊）

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(yīng)海洋環(huán)境。它的動作步態(tài)和真實的魚一樣，發(fā)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(huán)境中更加機動。

此外，他們還將給其增加識別能力和通信設(shè)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(xù)更新中，并將于今年九月更新最新技術(shù)細(xì)節(jié)。