图中是澳大利亚大乌贼(Sepia apama) , 利用其身体突起起到伪装作用 。
据国外媒体报道 , 章鱼通过改变皮肤颜色和纹理 , 能够一瞬间变成凹凸不均的海草或者珊瑚 , 从而在环境中接近于隐身状态 。 在不久的将来 , 利用章鱼这种伪装特性设计的机器人也将擅长奇妙的隐身术 。
研究人员在近期出版的《科学》杂志上指出 , 一种类似头足类动物皮肤的合成材料可以从平坦的二维表面 , 转变成为具有凹凸结构的三维表面 。 这项技术未来可用于制造软体机器人 , 通常它覆盖着具有弹性的硅胶“皮肤” 。
意大利圣安娜高级研究学院仿生机器人教授塞西莉亚·拉什奇(Cecilia Laschi)说:“伪装机器人可以隐藏起来 , 避免遭受动物的攻击 , 较好地接近动物研究它们的自然栖息环境 。 当然 , 伪装也可以支持军事应用 , 减少机器人的能见距离 , 更有效地接近危险区域 。 ”
研究人员通过建立一个平坦表面转变为3D表面 , 模拟一个多肉植物 , 对这项硅胶伪装技术进行了测试 。 研究人员通过建立一个平坦表面转变为3D表面 , 模拟一个多肉植物 , 对这项硅胶伪装技术进行了测试 。
凹凸不平的皮肤
这支研究小组是由美国宾夕法尼亚大学的詹姆斯·皮库尔(James Pikul)和康奈尔大学的罗伯特·谢泼德(Robert Shepherd)负责的 , 他们受到章鱼和乌贼的凹凸皮肤突起的灵感 , 设计一款软体机器人 。 据悉 , 章鱼和乌贼仅用0.2秒的时间便能膨胀肌肉组织 , 同时改变体色 , 完美地模拟周围环境特征 。
软体机器人的皮肤突起是硅胶皮肤之下的一种气袋 , 也可以称为“气球” 。 通常情况下 , 这些气袋会在不同时间、不同位置膨胀 , 从而使机器人产生移动 。 在这项最新研究中 , 软体机器人膨胀效果能够更进一步 。
基于头足类动物的行为特征 , 以及我们无法实现的技术 , 如何使用最新技术填补这一空缺 , 让机器人具有类似章鱼的伪装特性?这是谢泼德提出的核心问题 。
他强调指出 , 在这种情况下 , 对气袋充气是一个非常可行的解决方案 。 通过将微小的纤维网状球体嵌入硅胶之中 , 科学家能够控制和改变膨胀表面的纹理 , 就像章鱼能够变化其皮肤一样 。
当皮库尔还是博士后生时 , 曾提出通过纤维网环模式改变气袋纹理结构的观点 , 他被膨胀硅胶所吸引 , 主要是由于硅胶膨胀和收缩的速度非常快 。 之后在此构思基础之上 , 仅需要一个数学模型便能解决其运行问题 。
研究人员制造一个硅胶网眼合成结构 , 之后对其进行充气膨胀 , 能够模拟章鱼皮肤突起 , 膨胀其皮肤进行伪装 。 研究人员制造一个硅胶网眼合成结构 , 之后对其进行充气膨胀 , 能够模拟章鱼皮肤突起 , 膨胀其皮肤进行伪装 。
概念验证
目前纹理皮肤的原型看上去非常简单 , 通过将硅胶泡沫与纤维网结构的同心圆相分离 , 研究人员能够解决如何控制硅胶膨胀时的变形状况 。 例如:他们模拟河流圆石的结构 , 以及模拟一种叶片呈螺旋状排列的多肉植物 。
但是谢泼德指出 , 复杂并不是他们研究工作的首要目标 。 我们不希望这种技术成为世界上仅有少数人掌握的 , 我们希望它能够非常容易地使用 。
他希望这种基于研究团队早期发现如何使硅胶皮肤变色的纹理技术 , 能够更容易地应用于工业、学术界 , 以及被广大兴趣爱好者所使用 。 因此 , 该研究团队故意使用激光刀具等技术制造网环 , 这样便于康奈尔大学实验室之外的人们可以使用 。
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