近日，美國哈佛年夜學(xué)約翰·保爾森工程和運(yùn)用迷信學(xué)院（SEAS）的科研團(tuán)隊開辟出一種軟體機(jī)械人，它無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

沒有四肢，卻可以行走？蛇就是如許一種爬蟲類。

（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，也可爬樹泅水。匍匐速度最高可達(dá)每小時14英里。

那末，蛇又是若何做到這一切的呢？

這一切都離不開它的鱗片。活動時，蛇會應(yīng)用鱗片來抓緊空中，推進(jìn)身材前行。這有點像鞋底釘，它可以贊助爬山活動員在滑膩的冰塊上找到容身點。因為蛇鱗的外形和結(jié)構(gòu)，這類磨擦力幫助下的活動才得以完成。

立異

近日，美國哈佛年夜學(xué)約翰·保爾森工程和運(yùn)用迷信學(xué)院（SEAS）的科研團(tuán)隊開辟出一種軟體機(jī)械人，它無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，扁平的剪紙外面會轉(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

研討人員從一張簡略的立體塑料紙開端，然后應(yīng)用激光切割機(jī)，嵌入一組厘米級的切痕，并試驗分歧的外形和尺寸。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器，而這類致動器像氣球一樣，填充空氣后會收縮開來。

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

研討人員經(jīng)由過程將便攜式的掌握、感知、制動和電源模塊，包裝進(jìn)微型的尾巴中，構(gòu)建出這類完整自在行為的機(jī)械人。他們在哈佛年夜黌舍園中，停止了機(jī)械人的匍匐測試。

(圖片起源：Ahmad Rafsanjani/Harvard SEAS)

團(tuán)隊試驗了各類外形的切痕，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)由過程適當(dāng)?shù)鼐鈳缀吻懈钔庑闻c致動協(xié)定之間的關(guān)系，可以應(yīng)用些剪紙皮膚的活動特征。進(jìn)一步說，這些組件可進(jìn)一步優(yōu)化，從而改良體系呼應(yīng)。”

價值

Rafsanjani 表現(xiàn)：“比來這些年，很多研討都是關(guān)于若何制作這類可形變、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)械人的活動方法更簡略、更疾速、比比來的技巧更廉價。”

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)造的基于剪紙的計劃，為新型軟體匍匐器的設(shè)計開拓了途徑。這些全地形的軟體機(jī)械人無望穿越最艱苦的情況，展開摸索、檢討、監(jiān)測和搜救義務(wù)，或許停止龐雜的腹腔鏡醫(yī)療手術(shù)。”