近日，哈佛大学的研究人员以日本古老的剪纸艺术kirigami为设计灵感，利用具有结构的可变形材料来模拟蛇鳞，从而研发出一种新型软体机器人。该机器人能够像蛇一样，通过反复的充气、放气来爬行，可用于搜索和救援等任务。
研究人员利用蛇鳞“各向异性摩擦”的特性，将该机器人的重复性脉冲运动转变为向前运动。为了测试机器人鳞片皮肤，研究人员制作了多种不同的可拉伸塑料片，并在每片上用激光刻上不同的扁平鳞片图案，然后将该片材缠绕在由空气驱动的硅橡胶管周围。这种结构能够在机器人充气并拉伸塑料片时，使其扁平的鳞片变形并从身上弹出来抓住地面，并通过不断的充气、放气，从而向前移动。
为找到最佳的鳞片切割模式，以让机器人更好地前行，研究人员尝试了一系列不同的比例模型，包括线条、梯形、三角形以及圆形。实验证明，对于这款机器人来说，最有效的鳞片设计是梯形。梯形不仅能够产生更多的摩擦力，而且这种形状能够让机器人皮肤得到更多地伸展。当机器人处于充气状态时，则会向前伸展，使其鳞片弹起并抓住表面，这个过程中产生的摩擦推动机器人前进，这使得机器人在移动过程中，能够产生更长的“步幅”。当机器人向前移动时，只要鳞片设计能够有效地将其锚定在地面上，就能以拉伸的形式进行快速移动。
研究人员表示，这种可变的塑料性皮肤可在两方面影响机器人反应速度：一方面，这种皮肤增加了爬行机器人在刚开始充气时的延伸长度；另一方面，在整个驱动过程中，其永久的方向纹理结构可产生高度的“各向异性摩擦”特性。因此，当供气量在0-12ml之间循环变化时，该爬行机器人的运动效率最佳。
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