Tổng quan về luận án

Nghiên cứu cơ điện tử phỏng sinh học (biomimetics) dưới nước đang chứng kiến sự chuyển dịch từ các hệ thống truyền động chân vịt truyền thống sang các cơ cấu đẩy mô phỏng sinh vật biển. Trong khi đa số các mô hình robot cá trước đây tập trung vào nhóm chuyển động bằng thân và vây đuôi (Body/Caudal Fin - BCF), luận án tiến sĩ kỹ thuật cơ khí mã số 62520103 của tác giả Phạm Văn Anh tại Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh với đề tài "Dynamic Analysis and Motion Control of a Fish Robot Driven by Pectoral Fins" đã tiên phong khai phá cơ chế đẩy và ổn định bằng vây ngực/vây hông (Median/Paired Fin - MPF). Nghiên cứu đặt trọng tâm vào việc giải quyết bài toán động lực học phi tuyến của các cấu trúc vây mềm linh hoạt (compliant structures), mô phỏng hình học tự nhiên của cá lóc và cơ cấu vây gập biến thiên diện tích.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi được xác định là: Hầu hết các công trình trước đây chỉ khảo sát vây ngực cứng hoặc vây có tiết diện đồng nhất bằng phương pháp động học thuần túy hoặc mô phỏng số thủy khí động lực học (Computational Fluid Dynamics - CFD, Fluid-Structure Interaction - FSI) tiêu tốn năng lực và thời gian tính toán cực lớn, không khả thi cho việc thiết kế bộ điều khiển thời gian thực. Luận án đặt ra 3 câu hỏi nghiên cứu (Research Questions - RQ) và các giả thuyết tương ứng:

  1. RQ1: Làm thế nào để xây dựng mô hình giải tích rút gọn (reduced-order analytical model) vừa mô tả chính xác tương tác thủy động lực học phi tuyến và biến dạng uốn của vây ngực linh hoạt, vừa đảm bảo tốc độ tính toán cho vòng lặp điều khiển?
  2. RQ2: Quy luật tương quan giữa độ mềm của khớp liên kết (joint compliance), hình dạng vây bionic phi đồng nhất và hiệu suất sinh lực đẩy (thrust generation) trong hai pha đập vây (power stroke) và thu vây (recovery stroke) diễn ra như thế nào?
  3. RQ3: Thuật toán điều khiển nào có khả năng ổn định hướng bơi và bám quỹ đạo vận tốc dạt (surge velocity) trong điều kiện nhiễu động dòng chảy xoáy cục bộ sinh ra bởi chính dao động vây?

Khung lý thuyết của luận án tích hợp cơ học vật rắn đa vật thể Lagrange, lý thuyết dầm Euler-Bernoulli, phương pháp biến phân Rayleigh-Ritz và mô hình lực Morison phân rã thành phần khối lượng gia tăng (added mass) và hệ số cản thủy động (hydrodynamic damping). Tác động đột phá được lượng hóa thông qua mô hình thực nghiệm: Robot cá trang bị vây ngực gập linh hoạt đạt vận tốc bơi tiến trung bình 0,231 m/s (tương ứng vận tốc đỉnh đạt 0,308 m/s) và bán kính chuyển hướng tối ưu chỉ 0,25 m. Không gian nghiên cứu bao gồm mô hình hóa 2D trong mặt phẳng ngang, kiểm chứng thực nghiệm tại bể nước ngọt tĩnh với hệ thống xử lý ảnh kỹ thuật số đo đạc chuyển động thực tế.

Literature Review và Positioning

Tổng quan tài liệu cho thấy sự phân loại kinh điển của Lindsey (1978) đã chia chuyển động của cá tự nhiên thành hai nhóm lớn BCF và MPF. Trong khi các nghiên cứu tiên phong của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) như RoboTuna và RoboPike (Barrett et al., 1999) hay Kopman et al. (2012) tập trung vào cơ cấu truyền động cáp và đuôi dẻo cho nhóm BCF, phân nhóm chuyển động vây cặp MPF (đặc biệt là kiểu bơi Labriform) vẫn tồn tại nhiều bất đồng học thuật lớn:

  • Tranh luận về cơ chế sinh lực (LBM vs. DBM): Trường phái của Lauder & Madden (2006) và Westneat et al. (2004) chỉ ra rằng chế độ dựa trên lực nâng (Lift-Based Mode - LBM) sản sinh lực đẩy liên tục ở dải vận tốc cao, trong khi chế độ dựa trên lực cản (Drag-Based Mode - DBM) của chuyển động chèo (rowing) sản sinh gia tốc cực lớn ngắt quãng ở dải vận tốc thấp nhưng dễ bị tổn thất năng lượng trong pha thu vây.
  • Tranh luận về độ cứng kết cấu (Rigid vs. Flexible Fins): Nghiên cứu của Bo Liu et al. (2013) sử dụng mô phỏng FSI khẳng định vây có độ cứng biến thiên tạo lực đẩy tốt hơn vây cứng, nhưng cấu trúc cơ khí lại quá phức tạp. Ngược lại, Behbahani et al. (2012) khảo sát vây ngực dạng tấm cứng gắn khớp mềm nhưng vận tốc bơi đạt được rất hạn chế và số Strouhal ($St$) nằm ngoài dải bơi tối ưu tự nhiên ($0,2 < St < 0,4$).

Luận án định vị chính xác khoảng trống này bằng cách so sánh đối chứng với hai nghiên cứu quốc tế tiêu biểu:

  1. So với nghiên cứu vây ngực khớp mềm của Behbahani et al. (2012) vốn chỉ dùng tấm phẳng cứng hình chữ nhật đối xứng, luận án phát triển biên dạng vây phi đồng nhất phỏng sinh học cá lóc (Channa striata) và cơ cấu vây gập nhân tạo biến thiên tỷ lệ diện tích cản/đẩy.
  2. So với mô hình vi truyền động vật liệu thông minh (IPMC) của Zheng Chen et al. (2010) trên robot cá đuối Batoid (chỉ đạt vận tốc dưới 0,05 m/s do lực sinh ra quá nhỏ), thiết kế lai giữa động cơ servo điều chế biên độ và khớp đàn hồi thụ động trong luận án cho phép sinh lực đẩy cơ học mạnh mẽ, tăng gấp hơn 4 lần hiệu suất vận tốc thực tế.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  KHUNG PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC TÍCH HỢP                   |
+-------------------------------------------------------------------------+
                                    |
       +----------------------------+----------------------------+
       |                                                         |
       v                                                         v
+-----------------------------+                           +-----------------------------+
|    ĐỘNG LỰC HỌC KẾT CẤU     |                           |    THỦY KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC    |
| - Euler-Bernoulli Beam      |                           | - Morison Force Equation    |
| - Rayleigh-Ritz Method      |                           | - Added Mass Matrix         |
| - Lagrange Formalism        |                           | - Nonlinear Hydro Damping   |
+-----------------------------+                           +-----------------------------+
       |                                                         |
       +----------------------------+----------------------------+
                                    |
                                    v
+-------------------------------------------------------------------------+
|                MÔ HÌNH VẬT RẮN ĐA VẬT THỂ & ĐIỀU KHIỂN                  |
| - 2D Rigid Body Dynamics (Surge, Sway, Yaw)                             |
| - Amplitude Modulation & Feedback Linearization                         |
+-------------------------------------------------------------------------+

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đã mở rộng nền tảng lý thuyết dầm Euler-Bernoulli cổ điển sang bài toán biến dạng phi tuyến của dầm đàn hồi có tiết diện và bề rộng biến thiên dọc trục (non-uniform beam) dưới tác động của tải trọng thủy động lực học phân bố. Bằng việc áp dụng phương pháp giải tích năng lượng Euler-Lagrange:

$$\frac{d}{dt}\left(\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_i}\right) - \frac{\partial T}{\partial q_i} + \frac{\partial V}{\partial q_i} = Q_i$$

luận án đã thiết lập thành công hệ phương trình vi phân liên kết đầy đủ giữa mô-men kích thích từ động cơ servo, biến dạng uốn đàn hồi của vây và các phản lực thủy động tác động lên thân robot. Đóng góp này phá vỡ giả định vật thể cứng tuyệt đối thường áp dụng trong lý thuyết phần tử cánh (Blade Element Theory - BET) của Lighthill, bổ sung thành phần thế năng đàn hồi và hàm phân tán năng lượng Rayleigh vào hệ động lực học robot lặn.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án kết hợp đồng thời ba trụ cột toán học và cơ học chất lưu:

  1. Phương pháp biến phân Rayleigh-Ritz: Sử dụng chuỗi hàm dạng thử nghiệm thỏa mãn điều kiện biên hình học ngàm (cantilever boundary conditions) để xấp xỉ 5 tần số dao động riêng đầu tiên ($\omega_n$) và dạng mốt dao động (mode shapes) của vây cá lóc phi đồng nhất.

  2. Phương trình tương tác thủy động Morison: Biểu diễn lực tác dụng của chất lưu lên từng phân đoạn vi phân của vây gồm hai thành phần tách biệt: lực quán tính chất lưu (gắn liền với gia tốc và khối lượng gia tăng $m_a$) và lực cản phi tuyến (gắn liền với bình phương vận tốc tương đối và hệ số cản $C_d$):

    $$dF = -C_m \rho \frac{\pi b^2}{4} \ddot{w} dx - \frac{1}{2} C_d \rho b |\dot{w}|\dot{w} dx$$

  3. Động lực học mặt phẳng ngang 3 bậc tự do (3-DOF): Kết hợp các phương trình chuyển động dọc trục (surge), dạt ngang (sway) và quay vòng (yaw) của thân robot với các lực đẩy tức thời được tính tích phân từ hai bên vây ngực.

Điều kiện biên xác định: Dòng chảy bao quanh là chất lưu cơ bản không nén ép, số Reynolds ở mức trung bình ($10^3 < Re < 10^5$), hiệu ứng lực nhớt ma sát tiếp tuyến được giản lược hóa để tối ưu hóa thời gian giải phương trình vi phân động học.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu tuân thủ chặt chẽ triết lý thực chứng (positivism) thông qua quy trình suy diễn logic: Xây dựng mô hình giải tích $\rightarrow$ Mô phỏng số trên môi trường MATLAB/Simulink $\rightarrow$ Thiết kế chế tạo mẫu thử nghiệm thực tế $\rightarrow$ Đo đạc thực nghiệm và hiệu chỉnh thông số định danh. Thiết kế nghiên cứu đa tầng (multi-level design) được cấu trúc qua 3 thế hệ vây ngực:

  • Cấp độ 1: Vây phẳng đồng nhất dạng dầm công-xôn (Uniform flexible fin).
  • Cấp độ 2: Vây mềm phi đồng nhất biên dạng cá lóc sinh học (Non-uniform biomimetic fin).
  • Cấp độ 3: Vây gập biến thiên diện tích chủ động/thụ động kết hợp khớp đàn hồi (Compliant folding fin).

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình nhận dạng và đo kiểm thông số được thiết lập với độ tin cậy thực nghiệm nghiêm ngặt:

  • Nhận dạng tần số riêng và suy giảm dao động: Thực hiện kẹp giữ gốc vây trong môi trường không khí và chất lưu, sử dụng cảm biến dịch chuyển laser và camera tốc độ cao (High-speed camera) ghi lại tọa độ đầu mút vây (fin-tip trace) theo thời gian để tính toán hệ số suy giảm dao động logarit ($\delta$) và hệ số cản nội vi kết cấu.
  • Xác định hệ số thủy động ($C_d, C_a, C_T$): Thử nghiệm kéo nén và gắn cảm biến lực đa trục (Loadcell) đo trực tiếp lực đẩy tức thời và lực cản của thân robot trong bể thử nghiệm kích thước tiêu chuẩn, triệt tiêu ảnh hưởng của sóng phản xạ thành bể.
  • Triệt tiêu sai số: Sử dụng kỹ thuật lọc thông thấp số học kết hợp phương pháp xấp xỉ phi tuyến Hammerstein-Wiener để nhận dạng các phi tuyến tính của góc quay khớp và mô-men xoắn.
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|               BẢNG THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC VÀ NHẬN DẠNG THỰC NGHIỆM                 |
+-----------------------------+--------------------+----------------+---------------+
| Đại lượng khảo sát          | Ký hiệu / Đơn vị   | Giá trị số     | Phương pháp   |
+-----------------------------+--------------------+----------------+---------------+
| Khối lượng toàn bộ robot    | $M$ (kg)           | 3,45           | Cân điện tử   |
| Chiều dài thân robot        | $L$ (m)            | 0,48           | Thước đo cơ   |
| Tần số kích thích vây       | $f$ (Hz)           | 0,2 - 1,2      | Động cơ Servo |
| Hệ số cản khối lượng gia    | $C_a$              | 0,85 - 1,12    | Morison Fit   |
| Hệ số cản trực diện thân    | $C_d$              | 0,32 - 0,45    | Kéo thủy động |
| Độ cứng khớp mềm đàn hồi    | $K_\theta$ (N.m/rad) 0,042 - 0,185 | Đo biến dạng  |
+-----------------------------+--------------------+----------------+---------------+

Data và phân tích

Dữ liệu quỹ đạo chuyển động được trích xuất tự động qua các mốc nhận dạng quang học (optical markers) gắn trên thân và mút vây với tần số lấy mẫu 60 FPS. Đánh giá sai số giữa mô hình giải tích và thực nghiệm được chuẩn hóa qua chỉ số nRMSE (normalized Root Mean Squared Error). Sai số quỹ đạo vận tốc bơi thẳng duy trì ở mức thấp ($nRMSE < 6,8%$), trong khi sai số pha góc quay khớp vây gập không vượt quá $8,2%$, chứng minh độ vững chắc (robustness) vượt trội của mô hình toán học đề xuất.

Phát hiện đột phá và implications

  Vận tốc bơi tiến (m/s)
    0.35 +                                                    * (Đỉnh: 0.308 m/s)
         |                                                *   *
    0.30 +                                            *           *
         |                                        *
    0.25 +                                    * (Vận tốc TB: 0.231 m/s)
         |                            *   *
    0.20 +                    *   *
         |            *   *
    0.15 +    *   *
         +----+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---> Tần số (Hz)
             0.2     0.4     0.6     0.8     1.0     1.2

Những phát hiện then chốt

  1. Ưu thế vượt trội của cơ cấu vây gập biến thiên diện tích: Dữ liệu thực nghiệm chứng minh rằng việc thay đổi tỷ lệ diện tích cản/đẩy giữa hai pha chuyển động cho phép robot cá phá vỡ giới hạn lực cản ngược trong pha thu vây. Cụ thể: "The robot can reach an average velocity of 0.231 m/s and a turning radius of 0.25m in correspondence to forward swimming motion and turning motion. Furthermore, the peak of velocity performance obtains 0.308 m/s."
  2. Quy luật phi tuyến của độ cứng khớp đàn hồi: Khám phá mang tính phản trực giác (counter-intuitive) chỉ ra rằng khớp quá cứng (high stiffness) hoặc quá mềm (low stiffness) đều làm suy giảm nghiêm trọng lực đẩy hữu ích. Khớp có độ đàn hồi vừa phải ($K_\theta \approx 0,085\text{ N.m/rad}$) cho phép độ lệch pha tự nhiên giữa vây và dòng chảy đạt góc đón dòng (Angle of Attack - AoA) tối ưu tự động, giúp nâng cao hiệu suất thủy động lên hơn $34%$ so với khớp cứng.
  3. Mối quan hệ tối ưu giữa số Strouhal ($St$) và Chi phí Vận chuyển Năng lượng (Cost of Transport - COT): Tại dải tần số kích thích $f = 0,6 - 0,8\text{ Hz}$, số Strouhal của robot cá hội tụ về vùng tối ưu sinh học ($St = 0,28 - 0,35$), đồng thời hàm chi phí COT đạt giá trị cực tiểu, xác nhận tính tương thích cao giữa mô hình phỏng sinh học và quy luật vận động của cá tự nhiên.

Implications đa chiều

  • Về mặt lý thuyết: Bổ sung phương pháp luận ghép nối giữa dầm biến dạng bậc cao Rayleigh-Ritz và thủy động lực học Morison vào kho tàng cơ học robot sinh học, mở ra hướng phân tích giải tích thay thế cho các thuật toán mô phỏng lưới động đắt đỏ.
  • Về mặt phương pháp: Cung cấp quy trình định danh tham số thủy động học bán thực nghiệm đơn giản, có thể chuyển giao trực tiếp cho các cấu trúc chân vịt linh hoạt, cánh đập dưới nước hoặc thiết bị thu năng lượng sóng biển.
  • Về mặt thực tiễn và chính sách: Mở đường cho việc chế tạo các phương tiện lặn không người lái tự hành (Autonomous Underwater Vehicles - AUV) thế hệ mới có khả năng chuyển động êm ái, độ ồn âm học cực thấp, không gây tổn hại đến các hệ sinh thái rạn san hô nhạy cảm và tối ưu hóa năng lượng cho các hải trình khảo sát dài ngày.

Limitations và Future Research

Nhằm duy trì tính khách quan khoa học, luận án thẳng thắn chỉ rõ 4 giới hạn nghiên cứu:

  1. Giới hạn không gian chuyển động 2D: Toàn bộ mô hình toán học và thực nghiệm mới chỉ khảo sát chuyển động trên mặt phẳng ngang (3 bậc tự do: surge, sway, yaw), chưa tích hợp chuyển động lặn - nổi (heave, pitch, roll) trong không gian 3D.
  2. Giả định chất lưu mặt nước tĩnh: Các thử nghiệm được tiến hành trong môi trường nước ngọt tĩnh gần mặt thoáng, bỏ qua tương tác phức tạp của sóng biển ngầm, dòng chảy tầng rối (turbulence) và dòng xoáy Kármán (Kármán vortex street).
  3. Bỏ qua tương tác giữa vây ngực và vây đuôi: Nghiên cứu cô lập hoàn toàn vai trò tạo lực đẩy của vây ngực, chưa xem xét hiệu ứng giao thoa dòng chảy đuôi (wake interaction) khi vây đuôi cùng hoạt động.

Chương trình nghiên cứu 10 năm tới (10-year Research Agenda):

  • Phát triển mô hình động lực học không gian 6 bậc tự do (6-DOF Dynamic Model) tích hợp đầy đủ tương tác đa vây (pectoral-caudal fin interaction).
  • Tích hợp vật liệu thông minh biến dạng liên tục như hợp kim nhớ hình (Shape Memory Alloys - SMA) hoặc màng Polymer dẫn điện (IPMC) để loại bỏ hoàn toàn các khớp bản lề cơ học.
  • Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và mạng nơ-ron sinh học điều khiển tạo mẫu trung tâm (Central Pattern Generator - CPG) kết hợp học tăng cường sâu (Deep Reinforcement Learning) giúp robot tự thích nghi dáng bơi theo thời gian thực trước các nhiễu động dòng chảy đại dương.

Tác động và ảnh hưởng

Luận án mang lại những tác động sâu rộng trên nhiều bình diện:

  • Tác động học thuật: Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn mực và hệ phương trình giải tích có tính ứng dụng cao, dự kiến đóng góp hàng chục trích dẫn giá trị trong các tạp chí chuyên ngành hàng đầu về Robotics và Biomimetics (như IEEE Transactions on Robotics, Bioinspiration & Biomimetics).
  • Chuyển đổi công nghiệp và quốc phòng: Đặt nền móng kỹ thuật cho các dòng robot trinh sát ngầm quân sự có độ bộc lộ âm học bằng không (zero acoustic signature), hỗ trợ công tác rà phá thủy lôi, kiểm tra đường ống dẫn dầu khí dưới đáy biển và tìm kiếm cứu nạn hàng hải.
  • Lợi ích xã hội và môi trường: Hỗ trợ đắc lực cho các nhà hải dương học nghiên cứu tập tính sinh vật biển cự ly gần mà không làm kinh động đến hệ sinh vật bản địa, thúc đẩy bảo tồn môi trường biển bền vững.

Đối tượng hưởng lợi

  • Nghiên cứu sinh và Giảng viên ngành Cơ điện tử / Tự động hóa: Thụ hưởng khung lý thuyết toán học hoàn chỉnh kết hợp giữa cơ học giải tích Lagrange và phương pháp Rayleigh-Ritz để mở rộng cho các dạng robot chuyển động mềm khác.
  • Kỹ sư R&D thiết bị lặn không người lái (AUV/ROV): Tiếp cận trực tiếp giải pháp thiết kế khớp vây mềm gập và giải thuật điều chế biên độ nhằm cải thiện bán kính quay vòng và độ cơ động trong không gian hẹp.
  • Các tổ chức quản lý môi trường và an ninh hàng hải: Sở hữu luận cứ khoa học để đầu tư, phát triển các nền tảng thiết bị quan trắc hải dương thông minh, chi phí thấp và hiệu suất năng lượng cao.

Câu hỏi chuyên sâu

  1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì? Trả lời: Đó là việc tích hợp thành công phương pháp biến phân Rayleigh-Ritz cho dầm phi đồng nhất vào hệ phương trình động lực học Lagrange kết hợp tải trọng thủy động Morison phân rã, giúp mô hình hóa chính xác tương tác kết cấu - chất lưu của vây cá lóc bionic mà không cần sử dụng phần mềm mô phỏng FSI phức tạp.
  2. Đổi mới phương pháp luận nổi bật khi so sánh với các nghiên cứu tiền nhiệm? Trả lời: So với cách tiếp cận giải tích BET của Behbahani et al. (2012) hay mô hình góc đón dòng AoA của Wei Wang et al. (2014) chỉ áp dụng cho vây cứng, luận án đã lượng hóa trực tiếp thế năng đàn hồi và độ cản nội vi của vây mềm bionic, đồng thời thiết kế bộ giải thuật điều khiển bám quỹ đạo vận tốc và hướng bơi dựa trên tuyến tính hóa phản hồi kết hợp điều chế biên độ.
  3. Phát hiện thực nghiệm nào bất ngờ và có giá trị nhất? Trả lời: Khớp vây có độ cứng trung bình ($K_\theta$ tối ưu) tạo ra vận tốc bơi và lực đẩy trung bình vượt trội hoàn toàn so với khớp có độ cứng cao. Sự biến dạng đàn hồi tự nhiên của khớp mềm đã tự động tối ưu hóa góc đón dòng trong suốt chu kỳ đập vây, giảm thiểu lực cản ngược trong pha thu vây một cách thụ động.
  4. Luận án có cung cấp giao thức tái lập thực nghiệm (Replication Protocol) không? Trả lời: Có. Toàn bộ thông số kích thước hình học, đặc tính vật liệu đàn hồi, sơ đồ mạch điều khiển vi xử lý, cấu hình bể thử nghiệm và quy trình xử lý dữ liệu hình ảnh quang học đều được trình bày chi tiết trong Chương 4 và Phụ lục, đảm bảo khả năng tái lập thực nghiệm độc lập.
  5. Lộ trình nghiên cứu 10 năm tới được phác thảo như thế nào? Trả lời: Lộ trình tập trung vào việc chuyển đổi từ mô hình 2D mặt phẳng sang 3D 6-DOF, tích hợp cơ cấu vật liệu thông minh SMA/IPMC để đạt chuyển động uốn 3 chiều liên tục, và nhúng hệ thống điều khiển CPG thông minh tự thích nghi với dòng hải lưu phức tạp.

Kết luận

  1. Thiết lập thành công hệ thống mô hình toán học giải tích toàn diện mô tả chuyển động của robot cá dẫn động bằng 3 dạng vây ngực linh hoạt: vây đồng nhất, vây phi đồng nhất cá lóc và vây gập biến thiên diện tích.
  2. Ứng dụng xuất sắc phương pháp Rayleigh-Ritz trong việc dự đoán chính xác các tần số dao động riêng và dạng mốt uốn của kết cấu vây bionic phức tạp.
  3. Đề xuất nguyên lý vây gập nhân tạo đột phá, giúp nâng vận tốc bơi tiến trung bình lên 0,231 m/s, vận tốc đỉnh đạt 0,308 m/s và bán kính quay vòng đạt 0,25 m, vượt trội so với các thiết kế vây ngực cùng phân khúc.
  4. Xây dựng và kiểm chứng thực nghiệm thành công bộ điều khiển bám quỹ đạo hướng và vận tốc dạt, khẳng định tính khả thi của việc ứng dụng mô hình giải tích rút gọn vào điều khiển thời gian thực.
  5. Mở ra 3 nhánh nghiên cứu học thuật mới: Cơ học tương tác chất lưu - kết cấu vây mềm đa liên kết, tối ưu hóa hình thái học phỏng sinh học (morphological computation) cho robot ngầm, và hệ thống điều khiển tự hành thích ứng nhiễu động đại dương.