哈佛大学升级蛇形软体机器人 提升速度和准确度

一年前，哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院的一支研究团队为我们呈现了一款独特的蛇形软体机器人。这款机器人汲取了日本古老剪纸艺术的灵感，以Kirigami命名，展现了一种能够自如伸展和收缩的蛇形推进技术。时隔一年，这个团队的创新成果更上一层楼，他们成功提高了蛇形机器人的行进速度和动作精准度。

（插图来源于Harvard SEAS，通过Ne Atlas分享）

初代的Kirigami蛇形机器人，外表包裹着一种特殊的剪切纹理弹性致动器外皮。这些“鳞片”在需要时能够突出展现。通过调整纹理切割的大小，并将材料卷成圆柱体（两端通过致动器施加力量），研究人员对其弹性进行了精细的控制。如果你仔细观察，会发现这些切口并非一成不变，而是根据编程呈现特定的变形顺序。

SEAS应用力学研究员、论文资深作者Katia Bertoldi、William以及Ami Kuan Danoff教授表示，我们借鉴了相变材料的理念，将其融入到Kirigami构建设计中。我们证明了弹出和未爆裂的形态可以在蛇形致动器上实现。

通过简单的切割和曲率设计，机器人能够编织出截然不同的动作。最终，新一代的蛇形机器人移动速度更快，并且能够进行更精确的定向。在一场比赛中，研究人员发现传统的圆柱形机器人前后传播速度缓慢。

与之相比，新的方案让变形机器人的行动更为迅捷。其原理是将弹性部件编程为在一端发生变形，然后这种变化从后端开始传播。

研究人员坚信，这类机器人在未来有望在许多其他机器人难以操作的环境中进行，或者在医疗设施如腹腔镜中发挥作用。为了实现这一目标，我们还需要进行更多的逆向开发设计，以适应更为复杂的形变。

这项研究的详细信息已经发表在最近的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，其标题为《Kirigami外壳中的弹出传播》。