麻省理工学院（MIT）机械工程系 Ritu Raman 团队在期刊《Advanced Functional Materials》上发表论文，展示了一种由单层活体肌肉细胞驱动的薄型游动机器人。按 MIT News 的报道，这是第一个能够移动的、非常薄的二维肌肉驱动机器人。论文第一作者是 Raman 实验室的 Maheera Bawa，研究部分由美国海军研究办公室（Office of Naval Research）资助。
原理示意图，非实物；结构与运动方式为简化示意（本纯设计根据 MIT News 报道绘制）
它做了什么
根据 MIT News 报道和论文摘要：
- 结构：机器人的“骨架”是一片凝胶薄膜，长宽大约和一条口香糖差不多；凝胶的两半就是机器人的两片“鳍”。每片鳍的表面覆盖一层活体肌肉细胞，这层细胞比一根头发丝还薄得多。
- 驱动方式：这些细胞经过基因改造，受光照会收缩抽动。光照到哪片鳍，哪片鳍就会拍动，力量足以拉着机器人在水里前进。研究人员用光交替、按不同间隔照射两片鳍，就能控制它的方向和速度。Raman 的说法是：可以把它看成有两块独立的肌肉，只照一片就只有那片动，两片都照就一起拍动。
- 演示：研究人员把机器人放进一个装水的大培养皿，手动移动光源，机器人跟着光拍鳍，游过了团队放在皿里的简单迷宫。
- 速度：最快时一分钟大约能游过相当于自身体长 4 倍的距离。MIT News 的对比是：奥运级游泳选手每分钟最多可达 65 个体长，而这台机器人和在海里慢悠悠巡游的六鳃鲨类（cow shark）速度相当。论文摘要还提到，它的转向速度最高可达每分钟 1200 度。
关键在“骨架”
Raman 团队去年做过一个受虹膜启发的人工肌肉圆盘，第一次证明肌肉细胞可以长成很薄的一层、按复杂图案排布并朝多个方向运动，但位移只有约 100 微米，从机器人角度看“动作太小了”。这一次，团队的目标是让肌肉产生更大的力，办法是优化细胞生长所依附的凝胶骨架，主要调了三个参数：
- 材料：之前用的纤维蛋白（fibrin）是一种超软凝胶，会在肌肉收缩力作用下很快皱缩。这次换成组织工程中常用的甲基丙烯酰化明胶（GelMA），并发现细胞在更硬的凝胶上排列更整齐、产生的力最大。
- 沟槽形状：凝胶表面压印了沟槽。对比之下，细胞在接近方形的沟槽里比在弧形沟槽里排列得更整齐，更整齐的细胞更容易融合成纤维，形成更强、更协调的肌肉组织。
- 厚度：约半毫米厚的 GelMA 薄膜能很好地支撑单层肌肉细胞，而且足够轻，细胞收缩时能贴住凝胶，不会剥离。
此外，团队还用闪光的“训练”方案来锻炼肌肉。最终的机器人是一片两面都压印了方底沟槽、铺满肌肉细胞的凝胶薄膜。
论文摘要给出的数据：优化后的厘米级组织可以产生毫牛（mN）级的力、毫米级的行程，明显优于以往的二维骨骼肌驱动器；脱离外部连接（untethered）状态下的持续工作时间从不到 10 分钟延长到 30 天以上，提升约 4500 倍；与三维肌肉相比，薄膜的力密度（单位组织体积的收缩力）提高 20 倍。Raman 在 MIT News 中也提到，目前的生物混合机器人大多用体积较大、需要数百万个细胞的三维肌肉块，更薄的设计可能造价更低、运动效率更高。
本纯设计观察
一、软驱动：让“动”这件事更柔和。 我们熟悉的小家电和智能硬件，运动部件大多靠电机、齿轮、连杆这类刚性结构。这项研究展示的是另一种思路：驱动器本身是软的，靠一片材料的弯曲和拍动完成动作。Raman 提到，活体组织柔软、能响应环境、还能自我修复，适合那些对常规硬件来说太脆弱或太难预测的环境。活体肌肉离消费产品还很远，但“软材料 + 局部驱动”的方向，与母婴、个人护理这类贴身、讲究触感和安全的品类，在设计诉求上是相通的。
二、薄膜结构：性能来自“骨架”的细节。 这项研究最有启发的地方，是性能提升主要来自对骨架的调整：材料换了、硬度变了、沟槽从弧形改成方形、厚度控制在半毫米左右。表面纹理的几何形状会直接影响“长”在上面的东西排得齐不齐、出力大不大。做薄型、柔性结构件时，材料、表面纹理和厚度往往要一起考虑，而不是先定外形再挑材料。
三、驱动效率：少用料，多出力。 论文强调，薄膜比三维肌肉的力密度高 20 倍，可以用更少的细胞获得更大的力。这和产品开发里一直追求的“单位体积/重量的输出”是同一个问题：驱动器越高效，整机就越有机会做得更小、更轻。研究团队也坦言，目前的外形还比较基础，下一步才是优化机身设计、让它游得更快。
小结
这仍是一项实验室阶段的基础研究：机器人需要在培养皿里靠人手移动光源来引导，速度也不快。团队设想的用途是水中环境监测这类场景，并没有涉及消费产品。它对我们的价值不在于“马上能用”，而在于提供了一种思考驱动与结构的方式：软一点、薄一点，把骨架的细节做对，效率就能上去。我们会继续关注这类软驱动研究的进展。
出处
- MIT News（2026 年 9 月 29 日）：Powered by muscle cells, a paper-thin robot swims through watery maze
- 论文：Bawa M. 等，2D Skeletal Muscle Thin Film Actuators Enhance Efficiency of Biohybrid Robots，《Advanced Functional Materials》，DOI: 10.1002/adfm.78065
- 文中示意图：本纯设计根据 MIT News 报道自绘，非实物