2月5日，《类生命系统》（Cyborg and Bionic Systems）在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心曹全梁教授团队题为“Jellyfish-Inspired Ultrafast and Versatile Magnetic Soft Robots for Biomedical Applications”（面向生物医学应用的超快速多功能磁控仿水母软体机器人）的研究成果。中心博士生孙宇轩为论文第一作者，曹全梁教授和加州大学伯克利分校Lining Yao教授为论文共同通讯作者，中心李亮教授在磁驱动装置设计与构建方面提供了指导。基于该研究成果，团队前期已开发出国内首台（套）“磁控仿水母软体机器人”科普展品，获批“科普创新实验室”首批原创科普展品项目，并入选中国科技馆科技成果科普化展品征集，亮相首届全国科普月主场活动。

在复杂液体环境中实现快速、精准且可控的自适应运动，是提升软体机器人环境适应性与任务执行能力的核心挑战。仿生设计为突破这一限制提供了重要思路，其中水母凭借周期性收缩—舒张形成的高效推进机制，成为理想的仿生原型之一。然而，软体结构的多自由度变形在提升柔顺性与环境兼容性的同时，也显著增加了运动建模与控制难度。为实现稳定推进，现有仿水母系统通常依赖附加浮力结构以维持中性浮力，这在一定程度上增加了流体阻力、提高能耗，并压缩功能模块的集成空间。与此同时，现有驱动策略多集中于频率与幅值调节，缺乏对驱动波形和动态响应的系统优化，从而限制了仿水母软体机器人的性能提升与应用潜力。

针对上述问题，团队提出并研发了非对称梯形磁场波形驱动的磁控仿水母软体机器人（J-MSR），通过在游动周期内构建空间与时间双重不对称效应，成功模拟了天然水母的高效推进机制。结合磁-流-固多物理场耦合分析与波形优化，实现了J-MSR在液体环境中的超快速游动与多模态运动平滑切换，游动速度最高可达14.85倍体长每秒，显著刷新了已报道仿水母机器人的性能纪录。不同于依赖辅助浮力结构的传统设计，J-MSR在自然负浮力条件下即可实现大角度多向游动、狭缝穿越及滚动等多种运动模式，兼具高速性与机动性。同时，其优异的运动能力为功能模块集成提供了可靠支撑，使其能够完成荧光发光模拟、目标抓取、微针注射及胃镜操作等多样化任务，展现出在受限、非结构化体腔环境中的重要生物医学应用潜力。

该项研究工作得到了国家自然科学基金优秀青年科学基金项目（52422701）及青年学生基础研究项目博士研究生专项（524B2095）的资助。

近年来，团队亦积极开展科普工作，致力于将前沿科研成果转化为通俗易懂的科普作品，提升公众科学素养与创新意识。基于上述成果转化形成的科普展品“磁控仿水母软体机器人”，以互动体验形式呈现前沿科研。观众可通过按钮和操控手柄，根据迷宫路径实时控制机器人，实现自然游动、超快速游动、滚动、钻洞等多种运动模式切换，完成复杂路径穿越任务。同时，结合多媒体动态展示系统，观众能够直观了解不同磁场波形下机器人运动形态与磁场分布之间的对应关系，深入理解仿生学、机器人技术及磁场控制技术的协同创新原理与工程魅力。

论文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/cbsystems.0540