去年年初，哈佛大學(xué) John A. Paulson 工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的一支研究團(tuán)隊(duì)，向我們展示了一款蛇形軟體機(jī)器人。其借用了日本古老的剪紙藝術(shù)的名字(Kirigami)，打造出了一款能夠觸地伸展、收縮自如的蛇形推進(jìn)機(jī)器人。時(shí)隔一年，該團(tuán)隊(duì)已進(jìn)一步完善其設(shè)計(jì)，讓蛇形機(jī)器人的速度和動(dòng)作準(zhǔn)確度有有了更大的提升。

(題圖來(lái)自：Harvard SEAS，viaNew Atlas)

初代 Kirigami 蛇形機(jī)器人，包裹著有特殊剪切紋理的彈性致動(dòng)器外皮，其“鱗片”可在延伸時(shí)突出。通過(guò)改變紋理切割的大小，并將片材卷成圓柱體(兩端通過(guò)致動(dòng)器施力)，研究人員成功地對(duì)其彈性有了更大的控制。需要指出的是，如果你仔細(xì)觀察切口，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的形狀并非千篇一律，因其能夠根據(jù)編程而按特定順序變形。SEAS 應(yīng)用力學(xué)研究員、兼論文資深作者 Katia Bertoldi、William、以及 Ami Kuan Danoff 教授表示：

借鑒相變材料的理念，我們將之運(yùn)用到了基于 Kirigami 的構(gòu)建設(shè)計(jì)上，證明了彈出和未爆裂的形態(tài)可以同時(shí)在蛇形致動(dòng)器上存在。

結(jié)合簡(jiǎn)單的切割和曲率，可讓機(jī)器人編制出截然不同的動(dòng)作。

最終結(jié)果是，新款蛇形機(jī)器人的移動(dòng)速度更快、并且能夠更精確地定向。在一場(chǎng)比賽中，研究人員發(fā)現(xiàn)圓柱形的機(jī)器人前后傳播速度很慢。

作為對(duì)比，新方案可以讓變形機(jī)器人的速度更快。具體做法是將彈性部件編程為在任一端變形，然后從后側(cè)開(kāi)始傳播。

研究人員相信，有朝一日，這類(lèi)機(jī)器人可在許多其它機(jī)器人難以操作的地方展開(kāi)探索，或者用于腹腔鏡等醫(yī)療設(shè)備。當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，還需要更多的逆向開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，以適應(yīng)更復(fù)雜的形變。

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。原標(biāo)題為：《Propagation of pop ups in kirigami shells》

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