仿生游动机器人凭借其卓越的性能应用于多种领域,极大的引起了研究者的广泛关注。在宏观尺度,国家海洋资源在经济发展和全球战略地位方面扮演着重要角色。目前对于水下海洋资源的探索主要依靠传统的螺旋桨推进方式,该推进方式技术成熟,推进速度较快,但也存在着诸如推进效率低、机动性能差、体积庞大、对环境扰动大,以及制造和维护费用高等缺陷。在微观尺度,无线的微型机器人在多种生物医学应用中表现出显著的潜力,例如微创诊断、药物运载、功能性细胞传输以及医学组织工程等。尽管一些微型机器人为此已被研发出来,但新颖可靠的微型机器人仍值得探索扩展。游动生物历经了数百万年的进化和自然选择已具备了卓越的身体机理和非凡的游动性能,以应对其复杂多变的生存环境。因此,模仿它们的推进机理和结构形态为机器人的设计和控制方法等提供了重要的思路和可能性。在本论文中,对宏观和微观尺度的两种仿生游动机器人进行了研究和展示。本论文分为以下两部分。在第一部分,介绍了一款采用耦合了摆动推进和射流推进机制的仿生机器鱼。该机器鱼采用了双尾鳍推进结构,两个尾鳍平行地安装在机器鱼的尾部,并且尾鳍的形状是仿照具有优异加速性能的比目鱼的尾鳍形状。双尾鳍的对称拍动产生推进力,并同时产生的反向侧向力大大减小了游动过程中鱼体的晃动,使得机器人获得稳定高速的游动性能。应用仿真和实验研究了两个尾鳍间的距离对于游动性能的影响。结果表明两尾鳍间存在着一个临界距离,在该距离下机器鱼能同时展现出摆动推进和射流推进模式的优势,使得机器鱼获得最大的游动速度。该机器鱼搭载了胸鳍能实现优异的机动性能,例如转向、制动、上浮以及下潜等。因此,耦合了摆动推进和射流推进的双尾鳍结构的推进机制能大大地提高机器鱼的机动性和稳定性。在第二部分,展示了一款仿生波动推进机制的磁控微型机器鱼。该微型机器鱼由多个刚性区段组成,每段之间通过关节连接,并且由3D镭射光刻技术一体制造而成,无需后续组装,从而简化了微型机器人的制作,同时增强了结构的完整性。在微型机器鱼的第一段(头部)上沉积一层铁磁性材料镍以实现磁驱动。头部在均匀振荡磁场中受激振荡,并且头部的振荡能传递到其后段。以此,产生了波动推进机制。这项工作首次证明了由多个刚性部件构成的微型机器鱼能够实现波动运动,并且能在低雷诺数环境下沿着指定方向游动。综上所述,这项研究表明了在宏观和微观尺度上,模仿生物运动策略能有助于提高游动机器人的多样性、灵活性、以及效率等性能。这项工作中展示的两款新颖的仿生游动机器人为机器人设计提供了新的思路和方法,这可能有利于水下资源探索和生物医学应用。