受蛇启发的机器人纵切机甚至比前一代更好。

受蛇启发的机器人纵切机甚至比前一代更好。

蛇恐惧症的坏消息:来自哈佛大学约翰·A·鲍尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员开发了一种新型的改进型蛇形软性机器人,这种机器人比它的前身更快、更精确。

这款机器人是用日本的一种造纸工艺kirigami制造的,它依靠切割来改变材料的特性。随着机器人的伸展,kirigami表面“弹出”成一个三维纹理的表面,它像蛇皮一样牢牢抓住地面。

第一代机器人使用了平的基里加米板,当拉伸时它会均匀变形。新的机器人有一个可编程外壳,这意味着Kirigami切割可以根据需要弹出,提高了机器人的速度和精度。

“这是具有非均匀弹出变形的基里加米结构的第一个例子,”海洋博士后兼论文第一作者艾哈迈德·拉夫桑贾尼说。“在扁平的kirigami中,弹出是连续的,这意味着所有东西都会立即弹出。但是在kirigami外壳中,弹出是不连续的。这种形状转换的控制可用于设计响应曲面和智能皮肤,并根据需要改变其纹理和形态。”

新的研究结合了材料的两个特性——切口的大小和板材的曲率。通过控制这些特性,研究人员能够对弹出窗口从一端到另一端的动态传播进行编程,或者控制局部弹出窗口。

在之前的研究中,平的kirigami板被包裹在弹性体执行器上。在这项研究中,基里加米表面被卷成一个圆柱体,在圆柱体的两端施加一个力。如果切口尺寸一致,变形会从圆柱体的一端传播到另一端。但是,如果仔细选择切口的尺寸,则可以将蒙皮编程为按所需顺序变形。

“通过借鉴相变材料的思想,并将其应用到受基里加米启发的建筑材料中,我们证明了爆轰和未爆轰的相可以同时共存于圆柱体上,”威廉和阿米-宽-达诺夫(Ami-Kuan-Danoff)海洋应用力学教授、论文高级作者卡蒂亚-贝尔托迪(Katia Bertoldi)说。“通过简单地结合切割和弯曲,我们可以编程出明显不同的行为。”

接下来,研究人员的目标是为更复杂的变形开发一个逆向设计模型。

这篇文章的合著者、海洋研究生金丽帅说:“这个想法是,如果你知道你想让皮肤发生怎样的变化,你可以剪、滚、走。”

这项研究得到了国家科学基金会的支持。这是邓伯雷合著的。

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