Slecht nieuws voor ophiofoben:onderzoekers van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hebben een nieuwe en verbeterde op slangen geïnspireerde zachte robot ontwikkeld die sneller en nauwkeuriger is dan zijn voorganger.

De robot is gemaakt met behulp van kirigami - een Japans papierambacht dat afhankelijk is van sneden om de eigenschappen van een materiaal te veranderen. Terwijl de robot zich uitrekt, het kirigami-oppervlak "opduikt" in een 3D-gestructureerd oppervlak, die de grond vastgrijpt als een slangenhuid.

De robot van de eerste generatie gebruikte een plat kirigami-vel, die uniform transformeerde wanneer uitgerekt. De nieuwe robot heeft een programmeerbare schaal, wat betekent dat de kirigami-snitten naar wens kunnen verschijnen, het verbeteren van de snelheid en nauwkeurigheid van de robot.

Het onderzoek is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Dit is een eerste voorbeeld van een kirigami-structuur met niet-uniforme pop-upvervormingen, " zei Ahmad Rafsanjani, een postdoctoraal onderzoeker bij SEAS en eerste auteur van het artikel. "In platte kirigami, de pop-up is continu, wat betekent dat alles tegelijk opduikt. Maar in de kirigami-schelp, pop-up is discontinu. Dit soort controle van de vormtransformatie zou kunnen worden gebruikt om responsieve oppervlakken en slimme skins te ontwerpen met on-demand veranderingen in hun textuur en morfologie."

Het nieuwe onderzoek combineerde twee eigenschappen van het materiaal:de grootte van de sneden en de kromming van de plaat. Door deze functies te beheersen, de onderzoekers waren in staat om dynamische verspreiding van pop-ups van het ene uiteinde naar het andere te programmeren, of beheer gelokaliseerde pop-ups.

In eerder onderzoek is een plat kirigami-vel werd om een ​​elastomeer-actuator gewikkeld. In dit onderzoek, het kirigami-oppervlak wordt tot een cilinder gerold, met een actuator die kracht uitoefent aan twee uiteinden. Als de sneden een constante grootte hebben, de vervorming plant zich voort van het ene uiteinde van de cilinder naar het andere. Echter, als de grootte van de sneden zorgvuldig wordt gekozen, de huid kan worden geprogrammeerd om in de gewenste volgorde te vervormen.

"Door ideeën te lenen van materialen die de fase transformeren en deze toe te passen op door kirigami geïnspireerde architectonische materialen, we hebben aangetoond dat zowel gepopte als niet-gepopte fasen tegelijkertijd naast elkaar kunnen bestaan ​​op de cilinder, " zei Katia Bertoldi, de William en Ami Kuan Danoff Professor of Applied Mechanics bij SEAS en senior auteur van het artikel. "Door simpelweg sneden en krommingen te combineren, we kunnen opmerkelijk ander gedrag programmeren."

Volgende, de onderzoekers willen een invers ontwerpmodel ontwikkelen voor complexere vervormingen.

"Het idee is, als je weet hoe je wilt dat de huid verandert, je kunt gewoon knippen, rollen en gaan, " zei Lishuai Jin, een afgestudeerde student aan SEAS en co-auteur van het artikel.