Slange-inspireret robot glider endnu bedre end forgængeren

Dårlige nyheder for ophiofober:Forskere fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) har udviklet en ny og forbedret slange-inspireret blød robot, der er hurtigere og mere præcis end sin forgænger.

Robotten er lavet ved hjælp af kirigami - et japansk papirhåndværk, der er afhængig af snit for at ændre et materiales egenskaber. Mens robotten strækker sig, kirigami-overfladen "dukker op" til en 3-D-tekstureret overflade, som griber jorden ligesom slangeskind.

Den første generations robot brugte et fladt kirigami-ark, som forvandles ensartet, når den strækkes. Den nye robot har en programmerbar skal, hvilket betyder, at kirigami-udskæringerne kan dukke op efter ønske, forbedring af robottens hastighed og nøjagtighed.

Forskningen blev offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Dette er et første eksempel på en kirigami-struktur med uensartede pop-up-deformationer, sagde Ahmad Rafsanjani, en postdoc ved SEAS og førsteforfatter til papiret. "I flad kirigami, pop op-vinduet er kontinuerligt, hvilket betyder at alt dukker op på én gang. Men i kirigami-skallen, pop up er uafbrudt. Denne form for kontrol af formtransformationen kunne bruges til at designe responsive overflader og smarte skins med on-demand ændringer i deres tekstur og morfologi."

Den nye forskning kombinerede to egenskaber ved materialet - størrelsen af ​​udskæringerne og krumningen af ​​arket. Ved at kontrollere disse funktioner, forskerne var i stand til at programmere dynamisk udbredelse af pop-ups fra den ene ende til den anden, eller kontroller lokaliserede pop-ups.

I tidligere forskning, et fladt kirigami-ark blev viklet rundt om en elastomeraktuator. I denne forskning, kirigami-overfladen rulles til en cylinder, med en aktuator, der påfører kraft i to ender. Hvis nedskæringerne har en ensartet størrelse, deformationen forplanter sig fra den ene ende af cylinderen til den anden. Imidlertid, hvis størrelsen af ​​udskæringerne vælges omhyggeligt, huden kan programmeres til at deformeres i ønskede sekvenser.

"Ved at låne ideer fra fasetransformerende materialer og anvende dem på kirigami-inspirerede arkitekter, vi demonstrerede, at både poppede og upoppede faser kan eksistere samtidig på cylinderen, " sagde Katia Bertoldi, William og Ami Kuan Danoff professor i anvendt mekanik ved SEAS og seniorforfatter af papiret. "Ved blot at kombinere snit og krumning, vi kan programmere bemærkelsesværdigt forskellig adfærd."

Næste, forskerne sigter mod at udvikle en omvendt designmodel til mere komplekse deformationer.

"Ideen er, hvis du ved, hvordan du gerne vil have huden til at forvandle sig, du kan bare skære, rulle og gå, " sagde Lishuai Jin, en kandidatstuderende ved SEAS og medforfatter til artiklen.