目前,仿鱼机器人已成为仿生学领域的一个研究热点,相比其他的传统水下推进器,其具有能源利用率高,推进速度快,适于长时间、大范围、较复杂工况的水下作业等特点。仿鱼机器人在海洋生物考察、海底勘探、救生以及军事领域具有很高的应用价值。本课题依托机器人技术与系统国家重点实验室自主研究课题“鱼体利用流场能量的推进行为及新型仿鱼机器人的研究”,开展了对鲹科模式鱼类利用流场能量的推进行为和游动轨迹规划研究。本文从主动、被动两个方面研究了鱼体如何利用卡门涡街流场的能量。通过分析流场参数和鱼体运动参数之间的关系,确定了卡门涡街流场中影响鱼体游动性能的5个主导参数,包括:来流速度,圆柱直径,鱼体与圆柱中心距离,鱼体波波长和幅值。并从这5个参数入手,主动控制鱼体在涡场中游动的方式,分析其对鱼体利用卡门涡街流场能量行为的影响。提出了鱼体自主游动的轨迹规划算法,运用该算法证实了鱼体可以通过被动的感受流场能量实现逆流前行这一现象。并且分析了卡门涡街流场中鱼体处于圆柱后端不同位置时出现的3种运动模式,从理论上解释了出现不同运动模式的原因。在鱼体利用前鱼尾迹流场能量的研究中,首先分析了鱼体尾部幅值、波长、频率和来流速度对尾涡分布的影响。提出了判断了尾迹不同性质涡街的斯特鲁哈尔数标准。在双鱼游动中,通过改变波长、频率、相位差、纵向距离以及横向距离,分析这些参数对后鱼游动性能的影响,并与单鱼游动时鱼体的游动性能相比较。对比结果表明,双鱼串列有利于流体阻力的减小,三角形阵列是鱼类群游的最佳队列方式。本文通过计算流体力学数值模拟的方法,获得了鱼体在卡门涡街和逆卡门涡街流场中高效游动的运动规律,探讨了鱼体与流场间能量的交互作用,为后续仿生机器鱼的研制及其运动控制提供了理论依据。