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哈佛大学升级蛇形软体机器人 提升速度和准确度

  去年年初,哈佛大学 John A. Paulson 工程与应用科学学院(SEAS)的一支研究团队,向我们展示了一款蛇形软体机器人。其借用了日本古老的剪纸艺术的名字(Kirigami),打造出了一款能够触地伸展、收缩自如的蛇形推进机器人。时隔一年,该团队已进一步完善其设计,让蛇形机器人的速度和动作准确度有有了更大的提升。


  初代 Kirigami 蛇形机器人,包裹着有特殊剪切纹理的弹性致动器外皮,其“鳞片”可在延伸时突出。通过改变纹理切割的大小,并将片材卷成圆柱体(两端通过致动器施力),研究人员成功地对其弹性有了更大的控制。需要指出的是,如果你仔细观察切口,会发现它们的形状并非千篇一律,因其能够根据编程而按特定顺序变形。SEAS 应用力学研究员、兼论文资深作者 Katia Bertoldi、William、以及 Ami Kuan Danoff 教授表示:


  借鉴相变材料的理念,我们将之运用到了基于 Kirigami 的构建设计上,证明了弹出和未爆裂的形态可以同时在蛇形致动器上存在。


  最终结果是,新款蛇形机器人的移动速度更快、并且能够更精确地定向。在一场比赛中,研究人员发现圆柱形的机器人前后传播速度很慢。


  作为对比,新方案可以让变形机器人的速度更快。具体做法是将弹性部件编程为在任一端变形,然后从后侧开始传播。


  研究人员相信,有朝一日,这类机器人可在许多其它机器人难以操作的地方展开探索,或者用于腹腔镜等医疗设备。当然,要实现这一点,还需要更多的逆向开发设计,以适应更复杂的形变。


  有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。原标题为:《Propagation of pop ups in kirigami shells》


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