文章核心观点 - 浙江大学研究团队开发了一种基于磁触觉感知原理的新型人工侧线（ALL）传感器 能够实现特定方向流速感知并有效抑制多方向噪声干扰 显著提升机器鱼在复杂水动力环境中的感知精度和轨迹估计能力[3][4][7] 技术原理与设计 - 传感器受鱼类侧线感知机制启发 采用三层复合结构：顶层为硅橡胶包裹的磁性薄膜 中间层为硅橡胶弹性支撑阵列 底层为三维霍尔传感器 磁性薄膜与霍尔传感器间距约20毫米[9] - 基于磁性薄膜的向心磁化特性提出三维自解耦理论 通过对三轴磁通密度信号处理可分离不同方向位移分量 实测显示解耦参数ΔR_y可将速度估计误差降低43.42%[9][12] - 在0至0.40 m/s流速范围内磁性薄膜最大位移约为3.78毫米 数值仿真表明薄膜位移与流速呈二次关系[11] 性能表现 - 在机器鱼直线游动和转弯运动中 ALL阵列系统流速测量平均绝对误差（MAE）分别为0.0153 m/s和0.0125 m/s 轨迹测量MAE分别为0.060 m和0.073 m[6][18] - 拖曳状态下ALL阵列速度测量MAE为0.0076 m/s 轨迹测量MAE为0.0201 m 自由游动状态下速度MAE为0.0095 m/s 轨迹MAE为0.0302 m[20] - 三个传感器的拟合判定系数（R²）均高于0.996 显示测量结果与真实速度间具有良好一致性[12] 系统集成与实验 - 机器鱼样机总尺寸为492×106×158 mm 采用线驱动尾部结构结合尾鳍实现仿生推进 ALL阵列由三个传感器组成（左侧ALL_L、右侧ALL_R和顶部ALL_T）[13][15] - 实验在3.5 m×2.5 m×1.0 m水池中进行 水深0.7 m 通过顶部摄像机记录轨迹作为真实值比对[15] - 研究融合地磁角度传感器与ALL阵列数据实现轨迹估计 两侧传感器（ALL_L、ALL_R）性能优于顶部传感器（ALL_T） 融合两侧数据可提升测量准确性和稳定性[16][18] 行业应用价值 - 该技术提升了机器鱼在复杂水动力环境中的感知能力 为水下自主作业机器人高精度导航与控制提供新路径[7] - 显著降低传统方案对传感器数量的依赖 为机器鱼在真实海洋环境中的自主运动控制提供可靠传感基础[12][23]