哈佛大學(xué)約翰·A·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的一組研究人員制造出了一種機(jī)器人，它能像蛇一樣爬行，而且沒有堅(jiān)硬的部件。Kirigami是一種古老的日本造紙工藝，它依靠切割來改變材料的性質(zhì)，已經(jīng)被用于制造這種柔軟的機(jī)器人鱗片。當(dāng)機(jī)器人伸展時(shí)，它平坦的基里加米表面會(huì)變成3d紋理的表面，像蛇一樣抓住地面。

機(jī)器蛇能以每小時(shí)14英里的速度滑行。他們還可以擠進(jìn)一個(gè)狹小的空間，可以爬樹和游泳。這一切之所以成為可能，僅僅是因?yàn)樗鼈兊谋砻嫘阅堋．?dāng)蛇開始移動(dòng)時(shí)，它的鱗片抓住地面，推動(dòng)身體向前移動(dòng)。這和冰爪幫助徒步旅行者在光滑的冰面上站穩(wěn)腳跟的效果非常相似。這就是所謂的運(yùn)動(dòng)，是由摩擦幫助的。這就是特殊的形狀和位置驅(qū)動(dòng)的鱗片蛇。

這篇論文的第一作者、sea的博士后研究員艾哈邁德拉夫桑賈尼(Ahmad Rafsanjani)說，“近年來，人們對(duì)如何制造這種可變形、可伸縮的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究。”我們已經(jīng)證明，kirigami原理可以集成到軟機(jī)器人中，以一種比以前大多數(shù)技術(shù)更簡(jiǎn)單、更快和更便宜的方式實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。研究人員開始用一塊簡(jiǎn)單的扁平塑料板制作機(jī)器人的皮膚。他們還用激光切割機(jī)在幾厘米范圍內(nèi)進(jìn)行了切割。研究人員將薄片包裹在彈性體致動(dòng)器周圍，當(dāng)切割成型時(shí)，該機(jī)器蛇看起來像一根管子。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以像氣球一樣讓空氣膨脹和收縮。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器膨脹時(shí)，kirigami會(huì)彈出，形成一個(gè)粗糙的表面，可以抓住地面。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)呼出空氣時(shí)，被切割的部分會(huì)平折并推動(dòng)履帶向前移動(dòng)。研究人員成功地制造了一個(gè)獨(dú)立的機(jī)器人。該機(jī)器人的尾部集成了機(jī)載控制、傳感、驅(qū)動(dòng)和電源。它已經(jīng)在哈佛校園里進(jìn)行了爬行測(cè)試。該團(tuán)隊(duì)還嘗試了許多裁剪出來的形狀。它包括三角形、圓形和梯形。研究人員發(fā)現(xiàn)，梯形的切口使機(jī)器人的步幅更大，因?yàn)樗鼈冏钕裆喵[的形狀。

拉夫桑賈尼說：“我們證明，通過適當(dāng)平衡切割幾何形狀和驅(qū)動(dòng)方式，可以利用這些基里加米表皮的機(jī)車特性。這篇論文的高級(jí)作者卡蒂亞貝托爾迪(Katia Bertoldi)說，“未來，這些組件可以進(jìn)一步優(yōu)化，以改善系統(tǒng)的適應(yīng)性。”我們相信我們基于kirigami的策略為設(shè)計(jì)一類新的軟爬蟲打開了道路。應(yīng)用力學(xué)教授貝托爾迪(Bertoldi)說，“這些全地形的軟機(jī)器人有一天可以穿越困難的環(huán)境，執(zhí)行勘探、檢查、監(jiān)控和搜救任務(wù)，或者執(zhí)行復(fù)雜的腹腔鏡醫(yī)療程序。”