机器人既能“地上跑”也能“天上飞”

幻想一下一辆小型自动驾驶轿车正在陆地上行进，却忽然将自己压扁，变成四轴飞行器飞走。据宣布在最新一期《科学·机器人》杂志上的研讨，美国团队规划了一种在资料层面改动形状的新方法，运用橡胶、金属和温度对资料进行变形并将它们固定在没有电机或滑轮的方位。

“当开端这个项目时，咱们想要一种可做3件事的资料：改动形状、坚持形状，然后康复到原始装备，并在多个周期内完结。”弗吉尼亚理工大学机械工程系助理教授迈克尔·巴特利特说。

为了发明一个可变形结构，该团队学习了剪纸艺术。经过调查橡胶和复合资料中这些剪纸图画的强度，该团队创立出了具有重复几许图画的资料结构。

接下来，研讨人员开宣布一种可以坚持形状但答应按需消除该形状的资料。他们引入了一种由嵌入橡胶皮内的低熔点合金（LMPA）制成的内骨架。一般，当金属被拉伸得太远时，金属会永久曲折、开裂或拉伸成固定的、无法再用的形状。而将特别合金嵌入橡胶后，当拉伸时，这种复合资料可敏捷坚持所需的形状，十分合适可当即承重的柔性变形资料。

最终，资料有必要使结构康复到本来的形状。研讨团队在LMPA网格旁参加柔软的卷须状加热器。加热器使金属在60℃或铝熔化温度的10%时转化为液体。弹性体表皮将熔化的金属坚持在原位，然后将资料拉回本来的形状，改动拉伸，使复合资料具有“可逆塑性”。金属冷却后，它再次有助于坚持结构的形状。

研讨人员发现，这种受剪纸启示的复合规划可发明出杂乱的形状，从圆柱体到球状再到凹凸形状。形状改动也可快速完成：用球碰击后，形状改动并在不到1/10秒内固定到位。此外，假如资料决裂，可经过熔化和重整金属内骨架来屡次修正。

大自然中许多有机体都可改动形状以履行不同的功用。比如章鱼能大幅改动形状来移动、进食或许与环境互动；人类也能曲折肌肉进行支撑并坚持；植物则可全天候移动以捕捉阳光。但在工程学中能否完成依然不知道。现在，一种变形复合资料不光强度满足，还很简单变形，使得机器人能最大化适应环境。未来这一资料带给咱们的，不仅是履行多种功用使命的新一代机器人，还将有受损后自我修正的弹性设备，能在人机界面和可穿戴方面激起丰厚的使用。