新型软体机器人 模仿蛇的爬行方式 鳞片由剪纸制成

近期，美国哈佛大学约翰·保尔森工程和应用科学学院（SEAS）的一支科研团队成功研发出了一款新型软体机器人，其设计理念独特，无需依赖任何刚性元件。这款机器人的移动原理，竟然与自然界中的蛇有着异曲同工之妙，而其独特的鳞片设计，更是令人惊叹，竟是通过剪纸艺术巧妙制作而成。

说到蛇，这种神奇的生物总是让人好奇。想象一下，没有四肢，却能够灵活行走，蛇的独特移动方式总是令人着迷。它们身体光滑，覆盖着独特的鳞片，无论是直线行走还是曲折前行，都能轻松自如。它们可以挤进狭窄的空间，也能爬树游泳，甚至爬行速度高达每小时14英里。

那么，蛇究竟是如何做到这一切的呢？它们的鳞片在其中起到了怎样的作用？又是如何控制身体的弯曲程度来实现高效移动的呢？这一切的奥秘都值得我们深入探索。而这款新型软体机器人的出现，仿佛为我们揭开蛇行生物的秘密提供了一个契机。或许在不久的将来，我们能在自然界之外的领域，看到更多这样的“蛇行机器人”，为人类的生活带来更多的便利和启示。生命的独特韵律：蛇鳞与剪纸艺术结合的软体机器人

蛇如何行动？这一切都离不开其独特的鳞片。这些鳞片在蛇的运动中发挥着至关重要的作用。想象一下，当蛇在地面滑动时，它的鳞片就像小小的吸盘，牢牢地抓住地面，为身体提供前进的动力。这种摩擦力辅助下的运动，与登山者在光滑冰块上依赖鞋底的钉子找到立足点有异曲同工之妙。

而如今，创新的力量再次展现。美国哈佛大学约翰·保尔森工程和应用科学学院（SEAS）的科研团队为我们带来了一款全新的软体机器人。这款机器人无需依赖传统的刚性元件，其爬行方式与蛇一般流畅。令人惊奇的是，它的“鳞片”竟然是采用剪纸艺术制作的。与折纸艺术不同，剪纸艺术通过剪切来改变材料的特性，而不是通过折叠。

当这个机器人伸展身体时，原本扁平的剪纸表面会发生变化，转化为三维织纹表面。这些鳞片就如同真实的蛇鳞一样，紧紧抓牢地面，为机器人的运动提供稳固的基础。这项创新的技术灵感来源于自然界中蛇的爬行方式，并结合了现代科技的力量，为我们展示了一种全新的移动方式。

这项研究成果已经发表在《Science Robotics》杂志，向我们展示了一个科技与自然的完美融合的未来。让我们期待更多此类创新的涌现，为人类的科技进步继续注入活力。

技术探索之旅：从塑料纸到爬行机器人的神奇转变

研究人员巧妙地将一张普通的平面塑料纸，通过激光切割技艺，刻画出一组精致的厘米级切痕。他们实验了不同的形状和尺寸，为这张纸赋予了生命的活力。当这张纸被包裹在像管子一样的弹性体致动器上，并注入空气使其膨胀，一场奇妙的科技冒险就此展开。

随着致动器的充气，那些精心设计的剪纸切痕，如同魔法般形成粗糙的表面，紧紧抓住地面。而当致动器泄气时，切痕则巧妙地折叠成平面，推动机器人灵活前进。这个独特的移动机制仿佛赋予机器人生命，使其能够自由行动。

更令人惊叹的是，研究团队将便携式的控制、感知、制动和电源模块巧妙地集成到一个微型的尾巴中，构建出这种全自由的机器人。在哈佛大学的校园内，这个机器人成功完成了爬行测试，展示了其卓越的移动能力。

（图片来源：Ahmad Rafsanjani/Harvard SEAS）

（图片来源：Harvard SEAS）

SEAS的博士后研究员、论文第一作者Ahmad Rafsanjani兴奋地表示：“我们成功地展示了通过巧妙平衡几何切割形状与致动协议之间的关系，可以充分利用剪纸皮肤的独特运动特性。进一步来说，这些组件具有巨大的潜力，有望通过优化进一步提升，从而极大地改善系统的响应能力。”

那么，这一切的价值的体现在哪里呢？Rafsanjani继续解释道：“近年来，关于如何制造可变形、可伸展结构的研究如火如荼。我们的研究展示了剪纸原理与软体机器人结合的可能性，为机器人运动开启了一种更简洁、更快速、成本更低廉的新路径。”

应用力学教授、论文高级作者Katia Bertoldi教授进一步展望未来：“我们深信，基于剪纸的这项创新技术，为设计新型软体爬行器铺平了道路。这些全地形软体机器人有望在最极端的环境中穿梭自如，完成探索、检查、监测和搜救等任务，或者在复杂的腹腔镜医疗手术中大展身手。”这些剪纸驱动的软体机器人，将为我们打开一扇全新的探索之门，无论是深邃的海洋、茂密的森林还是狭窄的裂缝，它们都能轻松穿越，展现出前所未有的机动性和适应性。