近些年來(lái)，國(guó)際類(lèi)生命機(jī)器人研究已經(jīng)取得了顯著的成果，但仍聚焦于基于細(xì)胞和組織的生物驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上，在控制上也主要是基于光和電的簡(jiǎn)單速度和方向控制。由于缺乏對(duì)基于細(xì)胞生物驅(qū)動(dòng)的模型理論研究，使得類(lèi)生命機(jī)器人面臨運(yùn)動(dòng)控制、動(dòng)力學(xué)匹配等關(guān)鍵問(wèn)題和技術(shù)挑戰(zhàn)。
沈自所的科研人員針對(duì)上述問(wèn)題提出了一種基于肌細(xì)胞亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)胞機(jī)械動(dòng)力學(xué)模型，描述肌細(xì)胞跳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)行為。他們以彈簧、變阻尼和電動(dòng)機(jī)等機(jī)電部件模擬心肌細(xì)胞的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，工業(yè)機(jī)器人維修，KUKA機(jī)器人維修，從而獲得單個(gè)心肌細(xì)胞的機(jī)械動(dòng)力學(xué)模型。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，利用掃描離子電導(dǎo)顯微鏡獲取細(xì)胞跳動(dòng)曲線，進(jìn)而根據(jù)所測(cè)得的細(xì)胞動(dòng)態(tài)曲線辨識(shí)出細(xì)胞理論機(jī)械動(dòng)力學(xué)模型系統(tǒng)的參數(shù)，工業(yè)機(jī)器人維修，從而獲得單個(gè)活體細(xì)胞亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的多維物理機(jī)電特性。