在完全没有自带电源的情况下，一款灵感源于水母的软体机器人在水中达到了每秒14.85倍身长的游动速度，打破了同类仿生机器人的纪录。这项研究为体内无创诊断与治疗开辟了一条全新的技术路径。

这款名为“水母磁控软体机器人”（J-MSR）的设备，通过模仿真实水母的协调收缩与舒张运动实现推进。其核心突破在于完全采用外部磁场进行控制，无需搭载任何电池或电源模块，从而使机器人保持极轻的重量和良好的柔性，同时能在流体环境中实现高速推进。

研究团队借助COMSOL多物理场仿真软件，建立了一个全耦合的磁-流体-固体模型来优化系统性能。他们对磁通量密度和运动时序等多个参数进行了精细调节，目标是在不依赖笨重浮力系统的情况下，降低阻力并增大推力。优化方法聚焦于制造一种不对称运动模式，类似于自然水母收缩阶段快于恢复阶段的节奏。这种不平衡有助于在收缩时向后推动更多水流，并在滑行阶段保持稳定，从而提升整体效率。

论文通讯作者曹全梁教授解释道：“天然水母通过制造空间和时间上的不对称性来游动——它们的收缩阶段比恢复阶段更快，扫过的面积也更大。我们利用非对称梯形磁场波形来模仿这一策略，但并未止步于简单模仿。我们系统地优化了六个波形参数，包括正负磁通量密度以及预加载、收缩、滑行和恢复阶段的持续时间。”

在优化波形的加持下，尽管该机器人为负浮力设计、密度比水高出0.4 g/cm³以上，其游动速度仍达到每秒14.85倍身长。这一设计避免了通常会增加水下软体机器人阻力的辅助浮力结构。曹全梁教授表示：“我们相信，这一平台将为从胃部检查到靶向药物递送等微创诊断和治疗开辟新可能，一切都在无自带电源且无物理拴系的状态下完成。”

该系统还较早期水母仿生机器人（部分速度约每秒10倍身长）实现了显著性能提升。研究人员指出，增益来自于快速收缩与精心调校的低阻力滑行阶段的结合。另一位署名作者姚力宁教授补充说：“最关键的是，我们在没有任何辅助浮力结构的情况下达成了这一速度，这类结构只会增加阻力、降低空间效率。”

除了速度，J-MSR还能在多种运动模式间切换。通过调整内部磁化模式并借助三轴亥姆霍兹线圈系统，机器人能以0°至122°不等的角度移动、滚动、攀爬斜坡以及穿越狭窄或弯曲的路径。在离体猪胃模型测试中，不同运动模式对于穿越复杂的内部结构至关重要。单纯滚动在狭窄褶皱中会失败，而将垂直上浮与水平游动结合则能成功通过。

该机器人还集成了一个中央10毫米的空腔，用于搭载传感器或医疗工具等载荷。在演示中，它在不损失推进效率的情况下携带了LED、无线线圈和微针等物件。研究人员还展示了利用双频磁场实现无线供电和功能激活：低频场控制运动，高频场则启动加热或信号生成等机载功能。在一项实验中，可变密度系统通过蒸发低沸点液体使机器人暂时充气并改变浮力，让其能夹住物体并上浮携带。

在生物医学测试中，附着在机器人上的微针在胃模型中实现了4.4±1.85毫米的靶向精度。该系统还与胶囊内窥镜配置协同工作，可在胃内环境中倾斜至21.8度以捕获多个视角。研究人员表示，未来工作将聚焦于全三维控制、基于机器学习的优化，以及面向医疗用途的闭环自主导航。

这项研究展示了软体机器人如何将流体动力学、磁控与生物医学功能整合于单一无源平台。相关论文《面向生物医学应用的仿水母超快多用途磁控软体机器人》发表于《Cyborg and Bionic Systems》期刊。