ワイヤレス・光制御型の生体融合型マンタ型ロボットを開発(Researchers Develop Wireless, Light-Controlled Biosyncretic Manta Ray Robot with High Mobility)

2026-08-19 中国科学院(CAS)

中国科学院瀋陽自動化研究所の研究チームは、ウシガエルの分離骨格筋を生物学的アクチュエータとして利用した、無線・近赤外光制御のマンタ型バイオシンクレティックロボットを開発した。天然の筋組織を採用することで、培養再構成筋より高い収縮性能を実現し、最大9.4 Nの収縮力を確認。808 nmの近赤外レーザー、GaAs太陽電池、神経電気刺激を組み合わせ、配線なしで左右の筋収縮を個別制御できる。直進、旋回、円運動、Uターンなどの高い運動性を実現し、平均速度は0.54 BL/s、瞬間最大速度は2 BL/sに達した。水中で最大5 gの荷物を運搬でき、浅水域の環境モニタリングや水生生物の低侵襲観察への応用が期待される。さらに、筋組織の長寿命化や光発電・蓄電の統合など、完全自律型ロボットへの発展も目指している。

ワイヤレス・光制御型の生体融合型マンタ型ロボットを開発(Researchers Develop Wireless, Light-Controlled Biosyncretic Manta Ray Robot with High Mobility)
Model of the biosyncretic manta ray (Image by SIA)

<関連情報>

高機動性無線光制御生体融合マンタレイ High-Mobility Wireless Light-Controlled Biosyncretic Manta Ray

Qi Zhang, Chuang Zhang, Lianchao Yang, Yiwei Zhang, Hengshen Qin, Qin Chen, Wenjun Tan, Lianqing Liu
Advanced Functional Materials  Published: 13 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/adfm.77713

ABSTRACT

Biosyncretic robots hold great promise for intelligent actuation but face challenges, including low output force of artificial muscle tissues, poor mobility, and restricted movement scenarios. To address these issues, we develop a wireless light-controlled biosyncretic manta ray driven by Rana catesbeiana gracilis muscles. Under the optimal electrical stimulation conditions (1 Hz, 5 V, 10 ms), the muscle exhibited outstanding contractile performance (contractile force: 6.5 N; strain: 0.25). The robot integrates a gallium arsenide solar cell module that converts a near-infrared laser into electrical energy. The generated electrical signals are delivered to the nerves on the muscle surface, thereby stimulating muscle contraction and driving the pectoral fin flapping. Performance tests demonstrate that the robot achieves a high swimming velocity (average linear velocity of 0.54 body length s−1), excellent maneuverability and agility (minimum turning radius of 0.8 body length), a maximum turning angular velocity of 21°s−1, and environmental adaptability in water-related scenarios (water surface, underwater with load), with limited locomotion on rigid ground. This study validates isolated skeletal muscle as a high-performance biological actuator, providing a novel paradigm for high-mobility biosyncretic robots and advancing their practical application.

0109ロボット
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