综述：从生物机制到任务导向的设计原则：对类鱼仿生机器人的关键回顾

《Biomimetics》：From Biological Mechanisms to Task-Oriented Design Principles: A Critical Review of Fish-like Biomimetic Robots

　　

摘要

类鱼仿生机器人越来越多地结合了柔顺的结构、软硬可变的驱动系统、分布式传感器以及自主控制功能，但由于生物 inspiration、机器人实现方式、测试边界和任务定义的多样性，跨研究领域的比较仍然困难。我们通过一个“机制到证据”的框架来整合这一领域，该框架将生物机制与可测量的描述符、机器人实现方式、受控干预措施、任务导向的证据以及条件化设计原则联系起来。纵观现有文献，可转移的核心不是外形上的相似性，而是一种功能性机制——其优势在机器人集成后仍然可以被测量。其中三个结论反复出现：动态性能取决于在预期工作范围内的硬度匹配、驱动频率、阻尼作用和流体负荷；形态、传感、控制、动力和载荷必须共同设计；而组件研究、自由游动研究、受控任务研究和实地研究则支持不同范围的推断。我们将这些发现转化为九条基于证据的条件化设计原则，明确了适用范围和相应的验证测试。然而，在湿态下的动态特性分析、动力边界和运动学的完整报告、不确定性及故障研究、匹配的任务级比较以及长时间的实地验证方面仍存在重大空白。这一框架将评估重点从峰值指标和分类标签转向了基于任务条件和证据的设计决策。