近日，哈佛大學的研究人員以日本古老的剪紙藝術kirigami為設計靈感，利用具有感應結構的可變形材料來模擬蛇鱗，從而研發(fā)出一種新型軟體機器人。該機器人能夠像蛇一樣，通過反復的充氣、放氣來爬行，可用于搜索和救援等任務。

研究人員利用蛇鱗“各向異性摩擦”的特性，將該機器人的重復性脈沖運動轉變?yōu)橄蚯斑\動。為了測試機器人鱗片皮膚，研究人員制作了多種不同的可拉伸塑料片，并在每片上用激光刻上不同的扁平鱗片圖案，然后將該片材纏繞在由空氣驅動的硅橡膠管周圍。這種結構能夠在機器人充氣并拉伸塑料片時，使其扁平的鱗片變形并從身上彈出來抓住地面，并通過不斷的充氣、放氣，從而向前移動。

為找到最佳的鱗片切割模式，以讓機器人更好地前行，研究人員嘗試了一系列不同的比例模型，包括線條、梯形、三角形以及圓形。實驗證明，對于這款機器人來說，最有效的鱗片設計是梯形。梯形不僅能夠產(chǎn)生更多的摩擦力，而且這種形狀能夠讓機器人皮膚得到更多地伸展。當機器人處于充氣狀態(tài)時，則會向前伸展，使其鱗片彈起并抓住表面，這個過程中產(chǎn)生的摩擦推動機器人前進，這使得機器人在移動過程中，能夠產(chǎn)生更長的“步幅”。當機器人向前移動時，只要鱗片設計能夠有效地將其錨定在地面上，就能以拉伸的形式進行快速移動。

研究人員表示，這種可變的塑料性皮膚可在兩方面影響機器人反應速度：一方面，這種皮膚增加了爬行機器人在剛開始充氣時的延伸長度；另一方面，在整個驅動過程中，其永久的方向紋理結構可產(chǎn)生高度的“各向異性摩擦”特性。因此，當供氣量在0-12ml之間循環(huán)變化時，該爬行機器人的運動效率最佳。