机器人毛毛虫？机械毛虫？它轻松穿越循环和弯曲

普林斯顿大学和北卡罗来纳州立大学的工程师结合了古老的纸折和现代材料科学，创造出一种软机器人，它可以轻松地在迷宫中弯曲和扭转。

软机器人往往难以操控，因为操纵设备通常会增加机器人的刚度并削弱其灵活性。这一新设计通过直接将操控系统建立在机器人的身体内来克服这些问题。

研究人员在《PNAS》期刊上发表的一篇文章中描述了他们如何利用模块化的圆柱形段创建了这个机器人。这些段可以独立运行或连接成一个更长的单位，都有助于机器人的移动和操控。这种新系统使得这种柔软的机器人能够前进、后退、捡起货物并组装成更长的形态。

赵拓（Tuo Zhao）在普林斯顿大学的格劳西奥·保利诺（Glaucio Paulino）实验室工作。保利诺是工程学玛格丽塔·恩格曼·奥古斯汀教授，他已经在医疗器械、航空航天和建筑等各种工程应用中应用了一系列与折纸相关的研究。

研究人员首先使用称为Kresling图案的折纸形式构建了他们的机器人。该图案使得每个段都可以扭曲成一个扁平的盘，并重新扩展成一个圆柱。这种扭曲、扩展的运动是机器人爬行和改变方向的基础。通过部分折叠圆柱的一个部分，研究人员可以在机器人段中引入一个横向弯曲。通过组合小弯曲，机器人在前进时改变方向。

研究的其中一个最具挑战性的方面是开发控制弯曲和折叠运动的机制。北卡罗来纳州立大学的研究人员找到了解决方案。他们使用了两种在加热时收缩或膨胀不同的材料（液晶弹性体和聚酰亚胺），将它们结合成薄条并沿着Kresling图案的褶皱。研究人员还安装了由银纳米线网络制成的薄型可拉伸加热器沿着每个折叠。纳米线加热器上的电流加热控制条，而两种材料的不同膨胀引入了控制条的折叠。通过校准电流和控制条中使用的材料，研究人员可以精确控制折叠和弯曲，以驱动机器人的运动和操纵。

研究人员表示，目前版本的机器人速度有限，他们正在努力提高下一代机器人的运动能力。此外，他们计划尝试不同的形状、图案和不稳定性，以改善速度和操纵性。该研究得到了美国国家科学基金会和美国国家卫生研究院的部分资助。