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以及与其说是蛇是不是更像鲤鱼旗一点点

2019-03-18 09:08:34

蛇是可以拗出千般妖娆曲线的物种，它们移动自如的关键则在于腹部鳞片。而哈佛大学的科研人员，用古早的剪纸方式模仿蛇鳞的工作原理，开发了一种伸缩前行的蛇皮机器人。

科学家们利用激光切割技术将聚酯皮肤裁剪成鳞状，有圆形、三角形、梯形等不同形状的鳞片。将裁剪好人们的认识能力就会得到进一步的发挥的鳞状塑料片卷起，便有了管状机器人的外衣。向管中充气或放气，机器人便会伸长或缩短，而宽度几乎保持不变。

起初，科研人员以传统的剪纸方式制造鳞片。当聚酯皮肤随着充气过程发生拉伸，其中一部分鳞片会凸起，另一部分则会凹陷。后来，研究人员将剪纸方式进行了改良，让所有鳞片在皮肤受到拉伸时，能够朝同一方向运动。

当管中注入了空气，整个结构便会向前扩展，且鳞片可以紧抓地面，就像冰镐一样。这样一来，机器人能够依靠摩擦力将自身向前拖拽，在充气和放气的交替过程中优雅地发生位移。

值得一提的是，蛇皮机器人的移动能力和鳞片的形状有关。比起圆形和三角形，梯形鳞片可以让机器人在每次充气后产生更大的位移。而腹部蛇鳞的形状也最接近梯形。

其实，研究人员并没有完全模仿蛇鳞来设计机器人的结构。他们是幸福不是能开多豪华的车在测试了多种形状的鳞片之后，才发现其中表现最好的梯形鳞片恰恰与蛇鳞最为相似。

科学家们并不十分了解这背后的原理，只是提出梯形鳞片可能让机器人在伸长状态下拥有更大的表面积，从而可以与地面发生更为紧密的接触，获得更强的抓力。或许，在长期的自然选择过程中，腹部蛇鳞的进化便爱情是灯是朝着摩擦力最大化的方向进行的。

从软体机器人的移动方式来看，剪纸结构或许是一种新鲜的思路。蛇皮机器人依靠油或空气便能运动起来，而不像大多数软体机器人一样需要使用电机(即执行器)。剪纸结构可以用作托举或搬运重物的人工肌肉，如果再加上骨骼结构，它们也能变成完整的蛇皮机器人。原本离开执行器就难以工作的软体机器人，如此便有了更多的可能性。

虽然，基于蛇鳞原理开发的机器人移动方式在速度上不占优势，不过速度或许也并不是这类机器人最重要的属性。它们更加擅长的，可能是进入狭小空间执行观察、搜索等任务。

此前，

斯坦福大学发布过能够无限伸长的可充气机器人(下图上者)，同样拥有蛇一般的曼妙姿态。由于形态灵活多变，机器人能从狭窄的空隙中轻松穿过，完成灭火等危险任务。而卡耐基梅隆大学开发的蛇形机器人(下图下者)，曾经在去年墨西哥城7.1地震发生后，协助人类执行搜救任务。

如果有一天，蛇皮机器人的体积足够小，它们或许还能在人类的血管中灵活走位，完成更加艰巨的任务。

以及，与其说是蛇，是不是更像鲤鱼旗一点点？

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