该研究于 2026 年 7 月 30 日发表于《仿生学与生物力学》期刊。研究人员开发了一套闭环控制的鳗鱼-计算机生物混合系统,可通过侧线神经的电刺激调节鱼类游动行为。该系统采用一个轻量级微电子背包,配有刺激电极,无创地附着在鳗鱼身上,使其能够实现实时动作控制。研究人员使用了参数化的单向脉冲(前侧线神经:4.0 V;后侧线神经:2.5 V;频率 10-100 Hz;占空比 30%),可激发定向运动。
该系统采用比例-微分反馈控制器,根据实时速度测量动态调节刺激频率,以维持预设的游动速度。研究结果显示,后侧线神经刺激诱导前向游动(速度 9.0-17.8 cm/s),速度与频率呈现强负相关(r = -0.96);而前侧线神经刺激产生后向游动(速度 6.9-9.5 cm/s),相关系数为 -0.89。与固定频率刺激相比,闭环方案将速度偏差分别降低 63.7%(前进)和 50.6%(后退)。身体质量归一化的外部刺激功率范围为 0.87-1.54 mW/g。这项研究展示了自由游动鳗鱼的双向闭环速度调节,为基于侧线驱动神经接口的自适应、能效高的水生生物混合机器人系统提供了紧凑、无创的控制框架。