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标题: 就靠这款新皮肤，机器人未来可以在你眼皮底下隐身 [打印本页]

作者: 方芝维 时间: 2017-10-17 10:12
标题: 就靠这款新皮肤，机器人未来可以在你眼皮底下隐身
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如果最中间凸起的部分是一款机器人皮肤而非石头，你会不会感到一丝惊讶？

可伸缩材料在生产生活中的应用越来越广泛，但是我们好像还无法控制比气球膨胀更复杂的材料变形。

但在自然界中，有些物种却做得很好，比如很多头足类动物（比如海里的软氏三雄：章鱼、墨鱼与鱿鱼）就可以以毫秒为单位让皮肤产生分层，借此来达到伪装的目的。

受头足类动物肌肉形态和皮肤结构的启发，康奈尔大学的研究人员最近开发了一款能让机器人实现隐身的新“皮肤”，其皮肤纹理可以与背景环境完美融合。不过目前这套“皮肤”纹理现在还只能按照研究人员提前设定的图案显示，比如凸起的岩石或者类似卷心菜的多肉植物等。

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充气版多肉卷心菜

图片来源：Video by J.H. Pikul et al., Science (2017)

具体来说，研究人员的灵感来自章鱼，这种粘稠的生物简直就是机器人工程师创新的缪斯，因为章鱼是自然界名副其实的伪装大师。其中，一些种类的章鱼可以改变肤色，还有一些可以通过控制小肌肉群来快速改变皮肤纹理（形成隆起或褶皱）。

基于对章鱼的观察，研究团队成员Pikul等人将硅树脂倒入模具，形成与皮肤类似的材质，之后在上面一层放置了一个固定长度的纤维网用来模拟肌肉组织。接着他们按照设定好的图案用激光切割网格（清除网状物以添加硅胶），并在上面浇筑更多的有机弹性硅胶，之后整个东西变干并形成三明治结构。

简单来理解这个三明治结构的话，从下到上材料依次是：硅树脂、弹性硅胶和纤维网。纤维网作为局部结缔组织起到纤维增强的作用，向中心轴提供力并控制3D形状。而弹性硅胶作为可伸展的软组织，可以垂直于合成皮肤表面伸缩。

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黑色部分是嵌入式网格，透明区域是被切割的位置，让硅树脂可以自由地膨胀。

图片来源：Video by J.H. Pikul et al., Science (2017)

当研究人员向合成皮肤充气时，它可以从二维（2D）可伸缩表面转换为3D形状，并膨胀到其目标形状的10％那么大。

然后，研究人员将纤维网刷成了灰色，并按照石头的图案把多余的网状物切除，之后将硅胶注入进模型中，得到了一块类似 “岩石”的皮肤。他们还画出了一个绿色的植物图案，看起来就像一个卷心菜的多肉。

目前，这款皮肤存在的局限是研究人员必须预先规划好他们想要的物体模型，这在某种程度上限制了机器人的隐身能力。但研究团队在他们论文的最后写道：“未来或许可以通过向上或向下拨动网格模型的刚度来改变图案，继而改变硅树脂的形状。”

有了这套皮肤，下一代的软体机器人可以在2D与3D间轻松切换。未来，类似这种可以根据设定的图案进行伪装的“皮肤”可用于机器人隐身，也可以用来窥探动物行为以开展学术研究，或者用于隐秘的军事侦查等。

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