自然界上亿年的进化让许多水生动物拥着十分优异的水下甚至跨介质运动的能力。与人类所创造的运载工具相比,这些动物往往具有更高的机动性、更优异的水、空气动力学性能。因此,通过深入研究和探索自然界中鱼类的躯体结构、运动功能及原理,可以让我们有效的提升人造运载工具的性能。本文以自然界中的飞鱼为仿生原型,设计了一款可实现胸鳍折叠展开、躯体后半段偏折以及尾鳍高频拍动的仿飞鱼机器鱼。本文设计了机器鱼的仿生结构模型,并利用3D打印技术制作出机器鱼的所有非标零部件。机器鱼体长约45cm(躯体,加尾巴60cm),重890g,其中胸鳍的折叠展开、躯体后半段的偏折均采用伺服电机进行控制;尾鳍的高频拍动通过高速电机实现,其中利用减速齿轮以及曲柄连杆机构,将高速电机的转动转换为可控而有效的高频拍动。本文制作出一个可以完全自主游进的实验样机,并以此为实验平台,利用悬臂水池、小型拖曳水池、高速相机等实验设备进行机器鱼水面实验研究。实验中,通过改变尾鳍的外形、尾鳍材料以及尾鳍浸入水中深度,来研究机器鱼实验样机的尾鳍拍动频率与游进速度的关系,进而得出与该机器鱼推进性能相关的结论。通过实验结果可以看出,机器鱼的尾鳍摆动频率和游进速度成正相关。自主游进时,尾鳍最高有效拍动频率可达20Hz,最高速度为0.3m/s(约为0.5BL/s)。此外,本文还使用基于有限体积法的计算流体力学软件STAR-CCM+进行了数值模拟,研究了仿飞鱼机器鱼水下游动与水面滑行阶段的水动力学特性。其中主要模拟了飞鱼水下巡航和水面滑行两个状态的运动,对比了这两个状态下的飞鱼击尾频率和能量消耗,并重点比较了飞鱼达到巡航状态所需功率,证实飞鱼可以通过水面滑跑过程进一步加速到起飞状态。本文对于仿飞鱼机器鱼样机的初步研究为之后实现完全自主、跨介质的仿飞鱼机器鱼工程样机的研制打下了基础。