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近日， 美國哈佛大學約翰·保爾森工程和應用科學學院（SEAS）的科研團隊開發出一種軟體機器人，它無需依賴任何剛性元件，爬行的原理非常像 蛇， 它的鱗片是採用剪紙藝術製成。
背景
沒有四肢，卻可以行走？ 蛇就是這樣一種爬行動物。
（圖片來源：維基百科）
身體光滑， 佈滿鱗片 。 蛇 或直線行走，或曲折前進，既可擠進狹窄空間，也可爬樹游泳。 爬行速度最高可達每小時14英里。
那麼，蛇又是如何做到這一切的呢？
這一切都離不開它的鱗片。 運動時， 蛇 會利用鱗片來抓緊地面，推動身體前行。 這有點像鞋底釘，它可以幫助登山運動員在光滑的冰塊上找到立足點。 由於蛇鱗的形狀和佈局，這種摩擦力輔助下的運動才得以實現。
創新
近日， 美國哈佛大學約翰·保爾森工程和應用科學學院（SEAS）的科研團隊開發出一種軟體機器人，它無需依賴任何剛性元件，爬行的原理非常像 蛇，它的鱗片是採用剪紙藝術製成的。 剪紙藝術不同於摺紙藝術， 改變材料的特性 依靠的是剪切，而不是折疊。 當機器人伸展時，扁平的剪紙表面會轉化為三維 織紋 表面，像蛇鱗一樣抓住地面。
(圖片來源：Ahmad Rafsanjani/Harvard SEAS)
相關論文發表於《 Science Robotics 》雜誌。
技術
研究人員從一張簡單的平面塑料紙開始，然後使用激光切割機，嵌入一組厘米級的切痕，並實驗不同的形狀和尺寸。 一旦經過剪切，研究人員將塑料紙包覆住如同管子一樣的彈性體致動器，而這種致動器像氣球一樣，填充空氣後會膨脹開來。
當致動器充氣時，剪紙切掉了突出部分，形成一個粗糙表面，抓住地面。 當致動器洩氣時，切痕折疊成平面，推進機器人前進。
研究人員通過將便攜式的控制、感知、制動和電源模塊，包裝進微型的尾巴中，構建出這種完全自由行動的機器人。 他們在哈佛大學校園中，進行了機器人的爬行測試。
(圖片來源：Ahmad Rafsanjani/Harvard SEAS)
團隊實驗了各種形狀的切痕，包括：三角形、圓形、梯形。 他們發現梯形切痕，最接近蛇鱗的形狀，使得機器人的移動幅度達到最大。
(圖片來源：Harvard SEAS)
SEAS 的博士後研究員、論文的第一作者 Ahmad
Rafsanjani 表示：“我們展示了， 通過恰當地平衡幾何切割形狀與致動協議之間的關係， 可以利用 些剪紙皮膚的運動特性 。 進一步說，這些組件可進一步優化，從而改善系統響應。 ”
價值
Rafsanjani 表示：“最近這些年，許多研究都是關於如何製造這種可形變、可伸展的結構。我們展示了，剪紙原理可以結合到軟體機器人中，使機器人的運動方式更簡單、更快速、比最近 的技術更便宜。”
應用力學教授、論文高級作者 Katia Bertoldi 表示：“我們相信，我們發明的基於剪紙的方案，為新型軟體爬行器的設計開闢了道路。這些 全地形 的軟體機器人有望穿越最艱難的環境，開展探索、檢查、監測和搜救任務，或者進行複雜的 腹腔鏡醫療手術。 ”
關鍵字
參考資料
【1】 https://www.seas.harvard.edu/news/2018/02/snake-inspired-robot-uses-kirigami-to-move
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