近日，美國(guó)哈佛年夜學(xué)約翰·保爾森工程和運(yùn)用迷信學(xué)院（SEAS）的科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)辟出一種軟體機(jī)械人，它無(wú)需依附任何剛性元件，匍匐的道理異常像蛇，它的鱗片是采取剪紙術(shù)制成。

配景

沒(méi)有四肢，卻可以行走？蛇就是如許一種爬蟲(chóng)類(lèi)。

（圖片起源：維基百科）

身材滑膩，布滿鱗片。蛇或直線行走，或彎曲進(jìn)步，既可擠進(jìn)狹小空間，也可爬樹(shù)泅水。匍匐速度最高可達(dá)每小時(shí)14英里。

那末，蛇又是若何做到這一切的呢？

這一切都離不開(kāi)它的鱗片。活動(dòng)時(shí)，蛇會(huì)應(yīng)用鱗片來(lái)抓緊空中，推進(jìn)身材前行。這有點(diǎn)像鞋底釘，它可以贊助爬山活動(dòng)員在滑膩的冰塊上找到容身點(diǎn)。因?yàn)樯喵[的外形和結(jié)構(gòu)，這類(lèi)磨擦力幫助下的活動(dòng)才得以完成。

立異

近日，美國(guó)哈佛年夜學(xué)約翰·保爾森工程和運(yùn)用迷信學(xué)院（SEAS）的科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)辟出一種軟體機(jī)械人，它無(wú)需依附任何剛性元件，匍匐的道理異常像蛇，它的鱗片是采取剪紙藝術(shù)制成的。剪紙藝術(shù)分歧于折紙藝術(shù)，轉(zhuǎn)變資料的特征依附的是剪切，而不是折疊。當(dāng)機(jī)械人舒展時(shí)，扁平的剪紙外面會(huì)轉(zhuǎn)化為三維織紋外面，像蛇鱗一樣捉住空中。

(圖片起源：Ahmad Rafsanjani/Harvard SEAS)

相干論文揭橥于《Science Robotics》雜志。

技巧

研討人員從一張簡(jiǎn)略的立體塑料紙開(kāi)端，然后應(yīng)用激光切割機(jī)，嵌入一組厘米級(jí)的切痕，并試驗(yàn)分歧的外形和尺寸。一旦經(jīng)由剪切，研討人員將塑料紙包覆住好像管子一樣的彈性體致動(dòng)器，而這類(lèi)致動(dòng)器像氣球一樣，填充空氣后會(huì)收縮開(kāi)來(lái)。

當(dāng)致動(dòng)器充氣時(shí)，剪紙切失落了凸起部門(mén)，構(gòu)成一個(gè)粗拙外面，捉住空中。當(dāng)致動(dòng)器氣餒時(shí)，切痕折疊成立體，推動(dòng)機(jī)械人進(jìn)步。

研討人員經(jīng)由過(guò)程將便攜式的掌握、感知、制動(dòng)和電源模塊，包裝進(jìn)微型的尾巴中，構(gòu)建出這類(lèi)完整自在行為的機(jī)械人。他們?cè)诠鹉暌裹Z舍園中，停止了機(jī)械人的匍匐測(cè)試。

(圖片起源：Ahmad Rafsanjani/Harvard SEAS)

團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)了各類(lèi)外形的切痕，包含：三角形、圓形、梯形。他們發(fā)明梯形切痕，最接近蛇鱗的外形，使得機(jī)械人的挪動(dòng)幅度到達(dá)最年夜。

(圖片起源：Harvard SEAS)

SEAS 的博士后研討員、論文的第一作者 Ahmad Rafsanjani 表現(xiàn)：“我們展現(xiàn)了，經(jīng)由過(guò)程適當(dāng)?shù)鼐鈳缀吻懈钔庑闻c致動(dòng)協(xié)定之間的關(guān)系，可以應(yīng)用些剪紙皮膚的活動(dòng)特征。進(jìn)一步說(shuō)，這些組件可進(jìn)一步優(yōu)化，從而改良體系呼應(yīng)。”

價(jià)值

Rafsanjani 表現(xiàn)：“比來(lái)這些年，很多研討都是關(guān)于若何制作這類(lèi)可形變、可舒展的構(gòu)造。我們展現(xiàn)了，剪紙道理可以聯(lián)合到軟體機(jī)械人中，使機(jī)械人的活動(dòng)方法更簡(jiǎn)略、更疾速、比比來(lái)的技巧更廉價(jià)。”

運(yùn)用力學(xué)傳授、論文高等作者 Katia Bertoldi 表現(xiàn)：“我們信任，我們創(chuàng)造的基于剪紙的計(jì)劃，為新型軟體匍匐器的設(shè)計(jì)開(kāi)拓了途徑。這些全地形的軟體機(jī)械人無(wú)望穿越最艱苦的情況，展開(kāi)摸索、檢討、監(jiān)測(cè)和搜救義務(wù)，或許停止龐雜的腹腔鏡醫(yī)療手術(shù)。”