近年类,在开发新的水下自主航行器的背景下,鱼类在流体介质中的运动行为已收到广泛的关注。这些研究通常简化仿生推进的问题,研究孤立的震动表面在流体中的推进性能,并已取得显著的进展。然而,鱼类所用的推进面很少处于孤立的境况,通常群体运动。有几个原因已经找到,主要包括以下几个方面:群体保护,节约能源和水动力优势,社会行为,以及觅食。在复杂的流场中,如何评价鱼群的水动力性能是一个具有挑战性的课题,值得进行研究。本文设计了一种在线功率检测系统,实时采集仿生机器人在复杂的流场中的运动功率,使用运动功率来评价水动力性能。功率检测系统能够实现5000Sa/s采样速率,高速的检测仿生机器人的实时功率消耗。功率检测系统中还集成了录像系统,实时监控仿生机器人的位姿,使用最小二乘法的曲线拟合算法计算仿生机器人的速度。结合功率和速度,求解出仿生机器人在流体介质中运动时的推力。引入效率计算方法,通过功率、速度、推力三者可以计算水下仿生机器人的运动效率。这四种性能指标,都可以用来评价仿生机器人在复杂流场中水动力性能。本文以北京大学智能控制实验的多关节仿鲹科机器人为实验载体,结合在线功率检测系统,研究鱼群的水动力性能。实验中,用两条首尾并排的仿生机器人来模拟鱼群,来研究鱼群的水动力性能。本文为了减小由于仿生机器人硬件本身引起的系统误差,引入了纯功率的定义,可以更精确的反应仿生机器人的性能。本文研究了鱼群中各体之间由于摆动相位差不同,引起鱼群水动力性能变化的趋势。研究结果表明鱼群中这种并排游动的行为下,同相位摆动的时,群体纯功率消耗最小;反向相位摆动时,群体纯功率消耗最大,群体速度也达到最大值;群体速度在摆动相位差为π/4和7π/4的时候最小。结合群体的纯功率和速度,计算得出群体的推力性能随着摆动相位差变化趋势和群体的纯功率消耗的趋势类似。通过效率计算方法,推断出鱼群同相位摆动的时候效率是最高的。本文还研究了,鱼群中并排的个体之间的横向距离对群体纯功率消耗的影响,并得出随着横向距离的增加,群体之间的相互影响减弱,群体的纯功率消耗和摆动相位差的影响减弱。