โครงสร้างไฮโดรสแตติกแบบกล้ามเนื้อเป็นโครงสร้างทางชีวภาพที่พบในสัตว์ใช้ในการหยิบจับสิ่งของ (รวมถึงอาหาร) หรือเคลื่อนย้ายตัวสัตว์ โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยกล้ามเนื้อโดยไม่มีโครงกระดูกคอยรองรับ มันเคลื่อนที่ ด้วย ระบบไฮดรอลิกโดยไม่ต้องใช้ของเหลวในช่องแยกต่างหาก เหมือนกับโครงกระดูกไฮโดรสแตติก

ไฮโดรสแตทแบบกล้ามเนื้อ เช่นเดียวกับโครงกระดูกไฮโดรสแตท อาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าน้ำแทบจะไม่สามารถบีอัดได้ที่ ความดัน ทางสรีรวิทยาแต่แตกต่างจากโครงกระดูกไฮโดรสแตทตรงที่กล้ามเนื้อล้อมรอบช่องว่างที่เต็มไปด้วยของเหลว ไฮโดรสแตทแบบกล้ามเนื้อประกอบด้วยเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อเป็นหลัก เนื่องจากเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อเองก็ประกอบด้วยน้ำเป็นส่วนใหญ่และแทบจะไม่สามารถบีอัดได้เช่นกัน หลักการจึงคล้ายคลึงกัน

กล้ามเนื้อเป็นตัวสร้างแรงที่ทำให้ไฮโดรสแตทแบบกล้ามเนื้อเคลื่อนที่ได้ เนื่องจากกล้ามเนื้อสามารถสร้างแรงได้โดยการหดตัวและสั้นลงเท่านั้น กล้ามเนื้อกลุ่มต่างๆ จึงต้องทำงานตรงข้ามกัน โดยกลุ่มหนึ่งจะคลายตัวและยืดออก ในขณะที่อีกกลุ่มหนึ่งสร้างแรงโดยการหดตัว กล้ามเนื้อกลุ่มที่ทำงานตรงข้ามกันเช่นนี้เรียกว่าคู่กล้ามเนื้อที่ทำงานตรงข้ามกัน

เส้นใยกล้ามเนื้อในไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อจะเรียงตัวในสามทิศทาง ได้แก่ ขนานกับแกนยาว ตั้งฉากกับแกนยาว และพันเฉียงรอบแกนยาว^{[ 1 ] [ 2 ]}

กล้ามเนื้อที่ขนานกับแกนยาวจะเรียงตัวเป็นมัดตามแนวยาว ยิ่งมัดเหล่านี้อยู่บริเวณรอบนอกมากเท่าไร ก็ยิ่งทำให้สามารถเคลื่อนไหวโค้งงอได้ซับซ้อนมากขึ้นเท่านั้น การกระจายตัวแบบรอบนอกพบได้ในลิ้นของสัตว์ มีกระดูกสันหลังสี่ขา แขนของปลาหมึก หนวด ของนอติลัสและงวงช้างลิ้นที่ปรับตัวให้ยื่นออกมามักจะมีเส้นใยตามแนวยาวอยู่ตรงกลาง พบได้ใน ลิ้นของ งู ลิ้น ของกิ้งก่าหลายชนิดและสัตว์เลี้ยง ลูกด้วยนมอย่างตัวกิน มด

กล้ามเนื้อที่ตั้งฉากกับแกนยาวอาจเรียงตัวเป็นแบบขวาง แบบวงกลม หรือแบบรัศมี การเรียงตัวแบบขวางเกี่ยวข้องกับแผ่นเส้นใยกล้ามเนื้อที่วิ่งตั้งฉากกับแกนยาว โดยปกติจะสลับระหว่างแนวนอนและแนวตั้ง การเรียงตัวแบบนี้พบได้ในแขนและหนวดของปลาหมึก ปลาหมึกยักษ์ และลิ้นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่ การเรียงตัวแบบรัศมีเกี่ยวข้องกับเส้นใยที่แผ่ออกไปในทุกทิศทางจากศูนย์กลางของอวัยวะ การเรียงตัวแบบนี้พบได้ในหนวดของนอติลัสและงวงช้างการเรียงตัวแบบวงกลมมีวงแหวนของเส้นใยหดตัวรอบแกนยาว การเรียงตัวแบบนี้พบได้ในลิ้นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและกิ้งก่าหลายชนิด รวมถึงหนวดของปลาหมึก

เส้นใยรูปเกลียวหรือเส้นใยเฉียงรอบแกนยาวโดยทั่วไปจะมีอยู่สองชั้นที่มีทิศทางการหมุน ตรงข้ามกัน และพันรอบแกนกลางของกล้ามเนื้อ

ในไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อ กล้ามเนื้อเองเป็นทั้งผู้สร้างการเคลื่อนไหวและให้การรองรับโครงกระดูกสำหรับการเคลื่อนไหวนั้น มันสามารถให้การสนับสนุนนี้ได้เพราะประกอบด้วย “ของเหลว” ที่ไม่สามารถบีอัดได้เป็นหลัก จึงมีปริมาตรคงที่ คุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ที่สำคัญที่สุดของไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อคือปริมาตรคงที่ กล้ามเนื้อประกอบด้วยของเหลวที่เป็นน้ำเป็นหลัก ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วไม่สามารถบีอัดได้ที่ความดันทางสรีรวิทยา ในไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อหรือโครงสร้างอื่นใดที่มีปริมาตรคงที่ การลดลงในมิติหนึ่งจะทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นชดเชยในอย่างน้อยหนึ่งมิติอื่น^{[ 3 ]} กลไกของการยืด การงอ และการบิดในไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อล้วนขึ้นอยู่กับความคงที่ของปริมาตรเพื่อทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างในกรณีที่ไม่มีการยึดติดของโครงกระดูกที่แข็ง^{[ 4 ]} เนื่องจากไฮโดรสแตทกล้ามเนื้ออยู่ภายใต้ปริมาตรคงที่ เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้นหรือลดลง ความยาวก็ต้องลดลงหรือเพิ่มขึ้นตามลำดับ เมื่อพิจารณาทรงกระบอก ปริมาตรคือ: V=πr²l เมื่อรัศมีถูกหาอนุพันธ์เทียบกับความยาว: dr/dl=-r/(2l) จากนั้น หากเส้นผ่านศูนย์กลางลดลง 25% ความยาวจะเพิ่มขึ้นประมาณ 80% ซึ่งอาจสร้างแรงจำนวนมากได้ ขึ้นอยู่กับสิ่งที่สัตว์พยายามทำ^{[ 5 ]}

การยืดตัวในไฮโดรสแตทเกิดจากการหดตัวของโครงสร้างกล้ามเนื้อตามขวางหรือแบบเกลียว เมื่อปริมาตรของไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อคงที่ การหดตัวเหล่านี้จะทำให้กล้ามเนื้อตามยาวยืดออก การเปลี่ยนแปลงความยาวเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของการลดลงของเส้นผ่านศูนย์กลาง^{[ 3 ]}ดังนั้น การหดตัวของกล้ามเนื้อที่ตั้งฉากกับแกนยาวจะทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางลดลง ในขณะที่การรักษาปริมาตรให้คงที่จะทำให้อวัยวะยืดออกตามยาว ในทางกลับกัน การหดตัวอาจเกิดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อที่ขนานกับแกนยาว ส่งผลให้อวัยวะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้นและมีความยาวสั้นลง

กล้ามเนื้อที่ใช้ในการยืดและหดตัวจะคงการรองรับไว้ด้วยหลักการปริมาตรคงที่และความสัมพันธ์แบบต่อต้านกัน กลไกเหล่านี้มักพบเห็นได้ในการจับเหยื่อของกบจมูกพลั่วและกิ้งก่ารวมถึงลิ้นของมนุษย์และตัวอย่างอื่นๆ อีกมากมาย ในกบบางชนิด ลิ้นจะยืดออกได้ถึง 180% ของความยาวขณะพัก^{[ 6 ]}ลิ้นที่อยู่นอกช่องปากมีอัตราส่วนความยาวต่อความกว้างสูงกว่าลิ้นที่อยู่ในช่องปาก ทำให้ความยาวเพิ่มขึ้นได้มากกว่า (มากกว่า 100% ของความยาวขณะพัก เมื่อเทียบกับลิ้นที่อยู่ในช่องปากซึ่งเพิ่มขึ้นเพียงประมาณ 50% ของความยาวขณะพัก) ความยาวที่ยืดออกได้มากขึ้นจะแลกกับแรงที่อวัยวะสร้างขึ้น เมื่ออัตราส่วนความยาวต่อความกว้างเพิ่มขึ้น การยืดตัวก็จะเพิ่มขึ้นในขณะที่แรงจะลดลง^{[ 1 ]}พบว่าปลาหมึกใช้การยืดตัวแบบไฮโดรสแตทของกล้ามเนื้อในการจับเหยื่อและกินอาหารเช่นกัน^{[ 7 ]}

การโค้งงอของไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อสามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี ซึ่งทั้งสองวิธีต้องใช้กล้ามเนื้อที่เป็นปฏิปักษ์ต่อกัน [ ^{1 ] การ}หดตัวด้านเดียวของกล้ามเนื้อตามยาวจะทำให้เกิดการโค้งงอเพียงเล็กน้อยหรือไม่เกิดเลย และจะทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางของไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้นเนื่องจากต้องเป็นไปตามหลักการปริมาตรคงที่ ในการโค้งงอโครงสร้างไฮโดรสแตท การหดตัวด้านเดียวของกล้ามเนื้อตามยาวจะต้องเกิดขึ้นพร้อมกับการหดตัวของกล้ามเนื้อตามขวาง กล้ามเนื้อตามแนวรัศมี หรือกล้ามเนื้อวงกลม เพื่อรักษาเส้นผ่านศูนย์กลางให้คงที่ การโค้งงอของไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อยังสามารถเกิดขึ้นได้จากการหดตัวของกล้ามเนื้อตามขวาง กล้ามเนื้อตามแนวรัศมี หรือกล้ามเนื้อวงกลม ซึ่งจะทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางลดลง การโค้งงอเกิดขึ้นจากการทำงานของกล้ามเนื้อตามยาวซึ่งรักษาความยาวคงที่ไว้ที่ด้านใดด้านหนึ่งของโครงสร้าง

การโค้งงอของกล้ามเนื้อไฮโดรสแตทมีความสำคัญอย่างยิ่งในลิ้น ของสัตว์ การเคลื่อนไหวนี้เป็นกลไกที่ทำให้งูสะบัดลิ้นไปในอากาศเพื่อรับรู้สภาพแวดล้อม และยังเป็นสาเหตุของความซับซ้อนของการพูดของมนุษย์อีก ด้วย ^{[ 2 ]}

การทำให้ไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อแข็งตัวนั้นเกิดขึ้นได้จากการที่กล้ามเนื้อหรือเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของไฮโดรสแตทต้านทานการเปลี่ยนแปลงมิติ^{[ 3 ]}

การบิดตัวคือการบิดของไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อตามแกนยาว และเกิดจากการจัดเรียงกล้ามเนื้อแบบเกลียวหรือเฉียง^{[ 3 ]}ซึ่งมีทิศทางที่แตกต่างกัน สำหรับการบิดตัวทวนเข็มนาฬิกา จำเป็นต้องมีการหดตัวของเกลียวขวา การหดตัวของเกลียวซ้ายทำให้เกิดการบิดตัวตามเข็มนาฬิกา การหดตัวพร้อมกันของทั้งเกลียวขวาและเกลียวซ้ายส่งผลให้ความต้านทานต่อแรงบิดเพิ่มขึ้น แถวกล้ามเนื้อแบบเฉียงหรือแบบเกลียวในไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อตั้งอยู่ที่บริเวณรอบนอกของโครงสร้าง ห่อหุ้มแกนกลางของกล้ามเนื้อ และตำแหน่งรอบนอกนี้ให้โมเมนต์ที่ใหญ่กว่าซึ่งแรงบิดจะถูกส่งผ่านมากกว่าตำแหน่งที่อยู่ตรงกลาง ผลของเส้นใยกล้ามเนื้อที่จัดเรียงแบบเกลียว ซึ่งอาจมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความยาวของไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อ ขึ้นอยู่กับมุมของเส้นใย ซึ่งเป็นมุมที่เส้นใยกล้ามเนื้อแบบเกลียวทำกับแกนยาวของโครงสร้าง

ความยาวของเส้นใยเกลียวจะมีค่าต่ำสุดเมื่อมุมของเส้นใยเท่ากับ 54°44′ และมีความยาวสูงสุดเมื่อมุมของเส้นใยเข้าใกล้ 0° และ 90° ^{[ 3 ]}โดยสรุปแล้ว หมายความว่าเส้นใยกล้ามเนื้อที่เรียงตัวเป็นเกลียวโดยมีมุมของเส้นใยมากกว่า 54°44′ จะสร้างแรงทั้งแรงบิดและแรงยืด ในขณะที่เส้นใยกล้ามเนื้อที่เรียงตัวเป็นเกลียวโดยมีมุมของเส้นใยน้อยกว่า 54°44′ จะสร้างแรงทั้งแรงบิดและแรงหด^{[ 8 ]}มุมของเส้นใยของชั้นกล้ามเนื้อเฉียงหรือเกลียวจะต้องเพิ่มขึ้นในระหว่างการหดและลดลงในระหว่างการยืด นอกจากจะสร้างแรงบิดแล้ว ชั้นกล้ามเนื้อเฉียงจึงจะสร้างแรงยืดที่อาจช่วยให้กล้ามเนื้อตามขวางต้านทานการบีบอัดตามยาวได้

• หนอนจำนวนมากทั้งตัว
• เท้าของหอย^{[ 9 ]} (รวมถึงแขนและหนวดในเซฟาโลพอด^{[ 1 ] [ 7 ] [ 10 ] [ 11 ]} )
• ลิ้นของ สัตว์ เลี้ยงลูกด้วยนมและสัตว์เลื้อยคลาน^{[ 1 ]}
• งวงช้าง^{[ 1 ]}​
• จมูกของพะยูนเวสต์อินเดีย^{[ 12 ]}

กลุ่มวิศวกรและนักชีววิทยาได้ร่วมมือกันพัฒนาแขนหุ่นยนต์ที่สามารถจัดการและควบคุมวัตถุต่างๆ ที่มีขนาด มวล พื้นผิว และคุณสมบัติทางกลแตกต่างกัน แขนหุ่นยนต์เหล่านี้มีข้อดีหลายประการเหนือแขนหุ่นยนต์รุ่นก่อนๆ ที่ไม่ได้ใช้ไฮโดรสแตทแบบกล้ามเนื้อ^{[ 13 ]}