生物混合致动器是生物混合机器人的动力来源,直接决定了生物混合机器人的运动模式与运动性能。而工程化骨骼肌由于其材料来源广、可控性高、主动张力强的优点而受到研究者的青睐,成为了生物混合致动器的理想材料来源。本文针对现有的基于工程化骨骼肌的生物混合致动器制造困难、拓展性差、输出力较小的问题,利用可光交联水凝胶（GelMA）作为小鼠成肌细胞C2C12细胞的生长平台,制作了一种直径500 μm的微纤维状致动器,并探究了长时间电刺激对微纤维中C2C12细胞分化及其致动能力的影响。本文的主要研究内容与结果如下:（1）在现有的研究基础上优化了水凝胶微纤维的配方与加工工艺,提高了水凝胶光固化速度;探究了不同曝光时间对于水凝胶微纤维中C2C12细胞生长状况的影响,并确定了最佳曝光时间;最后测量了最佳曝光时间下制造的水凝胶的泊松比与杨氏模量。为了满足对微纤维进行长时间的电刺激的需求,设计并制造了可伸缩的固定支架与小型电刺激装置。固定支架由生物相容性光敏树脂进行光固化3D打印制作而成,可固定水凝胶微纤维并施加30%机械拉伸,通过机械拉伸可提高C2C12细胞分化后形成的肌管的角度一致性。小型电刺激装置由蓄电池、电压升降模块与脉冲信号发生器组成,可产生幅值、频率、占空比可调的方波脉冲信号。（2）对微纤维进行长时间电刺激,并对电刺激对微纤维中C1C12细胞分化的影响进行表征。在细胞分化期间,每天对不同组的微纤维进行15 min的不同电压的方波脉冲信号刺激,持续9天。9天后,统计不同组成肌细胞分化形成的肌管的长度与宽度,并进行肌球蛋白重链（MHC）免疫荧光染色以表征细胞分化效果。结果表明,相对于不进行电刺激的对照组,电压18 V（场强约6 V/cm）的长时间电刺激对C2C12细胞分化有最佳促进效果,能有效提高30%的肌管长度,提高24%的肌管宽度,促进肌球蛋白重链的合成。（3）对各组致动器进行电刺激响应实验,对微纤维状致动器致动性能进行表征。微纤维状致动器中骨骼肌具有良好的收缩能力,并且通过电刺激可有效提高微纤维状致动器收缩位移。通过有限元仿真计算得到致动器主动张力,计算结果表明,相对于不进行长时间电刺激的对照组,18 V的长时间电刺激能有效提高134%的主动张力,达到12.94μN。