在美国国防预研局(DARPA)资助的一个项目下,弗吉尼亚理工大学的研究人员演示了一种使用新型变形材料、可从地面车辆变形为空中交通工具的软机器人。
这种新材料具备有3种能力:改变形状、保持形状、恢复到原始配置并可多次重复。目前面临的一大挑战是这种材料既要足够柔软,能够显著改变形状,又要足够坚硬,能够创造出具有不同功能的、适应性强的机器。
研究小组从剪纸艺术中获得启发,创造了一种具有重复几何图案的橡胶材料。为了使材料既能保持形状又能根据需要擦除形状,研究人员将一种低熔点合金内骨架嵌入橡胶皮中。当材料需要拉伸时,金属弯曲,使复合材料保持所需的形状并成为承重结构。为了使材料恢复到原来的形状,在金属网附近加入了柔软的卷须状加热器,加热器在60℃下熔化合金,使弹性体中含有液态金属,将材料拉回原始形状。金属冷却后凝固,帮助保持结构的形状。
研究人员表示:这些复合材料有一个金属内骨架,嵌入带有软加热器的橡胶材料中,再通过类似剪纸的切割工艺定义一系列金属梁。这些切割与材料的独特特性相结合,对于变形、快速固定形状以及恢复到原始形状非常重要。
弗吉尼亚理工大学的研究人员已将这种变形材料与机载动力、控制装置、电机、车轮和螺旋桨结合起来,制造出一种小型无人机,可以从地面车辆快速变形为飞行器,然后再变回原形。
受剪纸艺术启发的变形结构,可使软机器人从地面车辆变形为飞行器。