哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員開發出一種新的改進的蛇形軟機器人,它比其前身更快,更精確。
機器人使用kirigami製作 - 日本紙製工藝依靠切割來改變材料的屬性。當機器人伸展時,kirigami表面“彈出”成一個三維紋理表面,就像蛇皮一樣抓住地面。
第一代機器人使用了扁平的kirigami片,在拉伸時均勻變換。新的機器人有一個可編程的外殼,因此可以根據需要彈出kirigami切割,提高機器人的速度和準確性。
“這是具有非均勻彈出變形的kirigami結構的第一個例子,”SEAS的博士後研究員,該論文的第一作者Ahmad Rafsanjani說。 “在扁平的kirigami中,彈出窗口是連續的,意味著一切都會立刻出現。但在kirigami外殼中,彈出是不連續的。這種形狀轉換控制可用於設計響應表面和智能皮膚,並根據其紋理和形態的需求進行變化。“
這項新研究結合了材料的兩個特性 - 切口的大小和板材的曲率。通過控制這些功能,研究人員能夠將彈出窗口的動態傳播從一端編程到另一端,或控製本地化彈出窗口。
蛇形機器人開膛手甚至比前輩更好
這種可編程的kirigami超材料可以實現響應表面和智能皮膚。資料來源:哈佛SEAS
在先前的研究中,在彈性體致動器周圍纏繞了扁平的kirigami片。在這項研究中,kirigami表面被捲成圓柱體,致動器在兩端施加力。如果切口尺寸一致,則變形從圓柱體的一端傳播到另一端。但是,如果仔細選擇切口的大小,可以將皮膚編程為按所需順序變形。
“通過借鑒相變材料的想法並將其應用於基於kirigami的建築材料,我們證明了彈性和未爆裂的相可以同時在圓柱上共存,”Katia Bertoldi,William和Ami Kuan Danoff教授說。 SEAS的應用力學和論文的高級作者。 “通過簡單地結合切割和曲率,我們可以編寫非常不同的行為。”
接下來,研究人員旨在為更複雜的變形開發逆設計模型。
“這個想法是,如果你知道你喜歡皮膚如何變形,你可以剪切,滾動和去,”SEAS的研究生和該文章的共同作者Lishuai Jin說。
文章參考:https://www.therobotreport.com/snake-inspired-robot-uses-kirigami-for-swifter-slithering/