機(jī)器人材料的研究人員旨在人為地控制動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)，以解決軟機(jī)器人中驅(qū)動(dòng)，控制和功率要求方面的現(xiàn)有挑戰(zhàn)。在《科學(xué)進(jìn)展》的新報(bào)告中斯坦福大學(xué)生物工程學(xué)，土木與環(huán)境工程學(xué)和機(jī)械工程學(xué)系的Nicole W. Xu和John O.Dabiri展示了一種生物混合機(jī)器人，該機(jī)器人利用微電子技術(shù)誘使活水母游泳。他們測量了在最佳頻率范圍內(nèi)以比自然行為更快的速度驅(qū)動(dòng)身體收縮來顯著增強(qiáng)推進(jìn)力的能力。這種動(dòng)作將游泳速度提高了近三倍，盡管動(dòng)物的代謝消耗僅增加了兩倍，而輸入微電子設(shè)備的外部功率只有10毫瓦。這種生物混合型機(jī)器人每質(zhì)量所消耗的外部功率比以前報(bào)道的水生機(jī)器人少10至1000倍。與原始性能相比，該功能可以改善生物混合機(jī)器人的性能范圍，

水母由于具有較低的運(yùn)輸成本(COT)而成為形成節(jié)能型水下航行器的引人注目的模型生物。現(xiàn)有的完全由工程材料制成的游泳動(dòng)物仿生機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)與天然動(dòng)物相當(dāng)?shù)乃俣?，但是效率要比水母低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，生物混合水母機(jī)器人可以整合活體動(dòng)物，以應(yīng)對軟機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)有挑戰(zhàn)。研究人員可以利用水母結(jié)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并通過探索自然進(jìn)食行為來解決動(dòng)力需求，從而從原地從獵物中提取化學(xué)能。該方法還可通過動(dòng)物固有的自然傷口愈合過程從損傷中恢復(fù)，控制動(dòng)物的活動(dòng)并允許在用戶控制的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步研究活生物體的生物力學(xué)。在這項(xiàng)研究中，Xu和Dabiri使用微電子系統(tǒng)從外部控制活水母，并形成了生物混合機(jī)器人，以推動(dòng)水上運(yùn)動(dòng)的科學(xué)與工程。

為了激活水母作為天然支架，研究小組利用了動(dòng)物自身的基礎(chǔ)代謝來減少額外的能量需求，并利用其肌肉進(jìn)行致動(dòng)，同時(shí)依靠自我修復(fù)和組織再生特性來提高損傷耐受性。該小組假設(shè)，增加水母的鐘形收縮頻率可以將游泳速度提高到極限。因此，他們通過測量游泳速度和氧氣攝入量來外部計(jì)算自由游泳動(dòng)物的脈沖頻率，以計(jì)算運(yùn)輸成本(COT)并測試其工作假設(shè)。以前，此類檢查只能通過計(jì)算或理論模型進(jìn)行。