2026年8月，中国科学院沈阳自动化研究所发布了一台不寻常的水下机器人——外观仿蝠鲼，驱动核心却来自牛蛙腿部的活体骨骼肌。在实验室水池中，它以约2.7厘米/秒的速度平稳游动，峰值速度达到2倍体长/秒，创下同类生物混合机器人的最快纪录。

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为何要用“真肌肉”替代电机

传统水下机器人依赖电机、齿轮和螺旋桨推进，在小型化、柔性和能效方面存在物理极限。生物混合机器人（biohybrid robot）试图用活体组织替代部分机电部件，肌肉是自然界历经数亿年优化的致动器——柔软、安静、能耗极低，能完成复杂的机械传动。

过去多数同类研究使用实验室培养的工程化肌肉，其输出力有限。中科院团队选择直接取用天然牛蛙股薄肌，保留了高度有序的肌纤维结构，在优化电刺激下产生6.5牛顿稳定收缩力，峰值9.4牛顿，比工程化肌肉高一个数量级以上。研究负责人张闯表示：“这是首次将天然分离的骨骼肌与无线光控神经刺激系统结合，验证了天然肌肉作为高性能生物致动器的可行性。”

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无线激光供能，解决“拖线”难题

这台长约5厘米的蝠鲼机器人，其创新不仅在于肌肉本身，更在于如何让“活体引擎”在无束缚状态下被精准控制。

传统电刺激需要导线或内置电极场，限制了机器人的活动范围。团队在机器人背部安装砷化镓光伏模块，操作者用808纳米近红外激光照射，光能转化为电流，通过铂电极刺激肌肉神经引发收缩。左右两侧可独立控制：双侧同时刺激则前进，单侧优先则转向。该机器人最小转弯半径仅0.8倍体长，最大角速度21°/秒，17秒完成一圈圆周运动。这种无线控制方式无需对生物组织进行基因改造，拓宽了部署场景。

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7天有效期的背后

活体组织的寿命是目前最大的工程限制。实验中，该肌肉在体外培养中保持电响应性约11天，可靠驱动机器人约7天。相比金属和塑料机械，生物致动器本质上具有“保质期”。

研究团队下一步计划优化体外培养策略以延长肌肉寿命，并开发类神经元柔性薄膜电极实现更均匀的刺激分布；长期目标是结合光伏供能与机载储能，让机器人脱离实时激光供能，真正实现自主化。

从科学角度看，这台蛙腿驱动的蝠鲼机器人展示了生物混合技术的一个可能方向。从工程角度看，7天的有效工作期和外部激光供能的限制，意味着它目前更适合浅水环境监测、低扰动水生生物观察等场景。活体肌肉机器人能否走出实验室、进入现实世界，取决于生物学与工程学边界上的下一步突破。