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蛇形机器人开膛手甚至比前辈更好 可编程的kirigami超材料可实现响应表面和智能皮肤

对于ophiophobes的坏消息:来自哈佛大学的John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员开发出了一种新的改进的蛇形软机器人,它比其前身更快,更精确。

机器人使用kirigami制作 - 日本纸制工艺依靠切割来改变材料的属性。随着机器人的伸展,kirigami表面“弹出”成3D纹理表面,就像蛇皮一样抓住地面。

第一代机器人使用了扁平的kirigami片,在拉伸时均匀变换。新机器人具有可编程外壳,这意味着可以根据需要弹出基里米切割,从而提高机器人的速度和准确性。

该研究发表在“ 美国国家科学院院刊”上。

“这是具有非均匀弹出变形的kirigami结构的第一个例子,”SEAS的博士后研究员,该论文的第一作者Ahmad Rafsanjani说。“在扁平的kirigami中,弹出窗口是连续的,意味着一切都会立刻出现。但是在kirigami外壳中,弹出是不连续的。这种形状转换的控制可以用来设计响应式表面和智能皮肤。 - 需要改变它们的纹理和形态。“

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。通过控制这些功能,研究人员能够将弹出窗口的动态传播从一端编程到另一端,或控制本地化弹出窗口。

在先前的研究中,在弹性体致动器周围缠绕了扁平的kirigami片。在这项研究中,kirigami表面被卷成圆柱体,致动器在两端施加力。如果切口尺寸一致,则变形从圆柱体的一端传播到另一端。但是,如果仔细选择切口的大小,可以将皮肤编程为按所需顺序变形。

“通过借鉴相变材料的想法并将其应用于基于kirigami的建筑材料,我们证明了弹性和未爆裂的相可以同时在圆柱上共存,”Katia Bertoldi,William和Ami Kuan Danoff教授说。 SEAS的应用力学和论文的高级作者。“通过简单地结合切割和曲率,我们可以编写非常不同的行为。”

接下来,研究人员旨在为更复杂的变形开发逆设计模型。

“这个想法是,如果你知道你喜欢皮肤如何变形,你可以剪切,滚动和去,”SEAS的研究生和该文章的合着者Lishuai Jin说。

这项研究部分得到了国家科学基金会的支持。这是由Bolei Deng合着的。

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