章魚可以在瞬間像鋸齒狀的海藻或珊瑚一樣，透過改變其皮膚的顏色和紋理，從而在環境中幾乎隱形。在未來，機器人也可能能夠實現這種看似神奇的偽裝技巧。
研究人員創造了一種合成形式的頭足類動物皮膚，它可以從扁平的二維表面轉變為具有凸起和凹陷的三維表面，他們今天（10月12日）在《科學》雜誌上報告了這一成果。研究人員表示，這項技術有一天可能會用於軟體機器人，這種機器人通常覆蓋著有彈性的矽膠“皮膚”。
義大利比薩聖安娜高等研究學院生物機器人研究所的生物機器人學教授塞西莉亞·拉斯基在《科學》雜誌當期的一篇配套文章中寫道：“偽裝機器人可以躲藏起來，免受動物攻擊，並可以更好地接近動物，以便在它們的自然棲息地研究它們。” “當然，偽裝也可能支援軍事應用，在軍事應用中，降低機器人的可見性為它進入危險區域提供了優勢，”拉斯基寫道，她沒有參與目前的研究。[仿生學：受自然啟發的 7 項巧妙技術]
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凹凸不平的皮膚
由賓夕法尼亞大學的詹姆斯·皮庫爾和康奈爾大學的羅伯特·謝潑德領導的研究人員，從章魚和墨魚的 3D 凸起或乳突中獲得靈感，它們可以在五分之一秒內使用肌肉單元膨脹乳突以進行偽裝。[關於章魚的 8 個瘋狂事實]
軟體機器人中的乳突的對應物將是矽膠皮膚下的氣囊或“氣球”。通常，這些氣囊會在不同的時間和不同的位置膨脹，以產生機器人的運動。在新的研究中，這種機器人膨脹技術更進一步。
謝潑德提出了核心問題：“基於頭足類動物可以做到的事情以及我們的技術不能做到的事情，我們如何彌合差距，從而為它們驚人的能力提供技術解決方案？”
他補充說：“在這種情況下，給氣球充氣是一個相當可行的解決方案。”
透過將小的纖維網球體嵌入矽膠中，科學家們可以控制和塑造充氣表面的紋理，就像章魚可能會重新紋理化其皮膚一樣。
當時是康奈爾大學博士後研究生的皮庫爾提出了透過纖維網環的圖案來紋理化這些氣囊的想法。皮庫爾向《生命科學》解釋說，他被矽膠充氣的想法所吸引，因為它充氣速度快且可逆。從那時起，剩下的就是找出使其工作的數學模型。
概念驗證
紋理皮膚的當前原型看起來相當簡陋：透過用同心圓纖維網框架分隔矽膠氣泡，研究人員弄清楚瞭如何在矽膠膨脹時控制矽膠的形狀。根據該論文，他們設法透過加固網格將氣泡膨脹成一些新的形狀。例如，他們創造了模仿河流中圓形石塊以及螺旋圖案排列葉子的多肉植物（Graptoveria amethorum）的結構。
但謝潑德指出，精巧性不是他們的主要目標。
謝潑德告訴《生命科學》說：“我們不希望這項技術只供世界上少數人使用；我們希望它相當容易做到。” 他希望這種紋理技術，它建立在團隊早期關於如何製造變色矽膠皮膚的發現之上，能夠為工業界、學術界和業餘愛好者所用。因此，該團隊特意使用了雷射切割機等限制性技術來製造金屬絲環，因為這是康奈爾大學實驗室以外的人可以使用的技術。
康奈爾大學物理學教授伊泰·科恩也參與了這項研究，他指出了該技術的另一個易於使用的方面。科恩設想在野外考察時，將成堆放氣的矽膠片（程式設計為膨脹成偽裝紋理）堆放在卡車後部。科恩告訴《生命科學》說：“現在，你可以給它充氣，這樣它就不必保持永久形狀，而永久形狀真的很難運輸。” 科恩推測，隨著技術的進步，人們甚至可以掃描環境，然後在現場對相應的矽膠片進行程式設計以模仿它。
皮庫爾和謝潑德都計劃在各自的實驗室中繼續研究這項技術。謝潑德解釋說，自從開發出這項技術以來，他已經開始用電流代替充氣，電流可以產生相同的紋理——無需繫繩和加壓空氣系統。皮庫爾希望將從操縱材料表面學到的經驗應用於表面積起重要作用的事物，例如電池或冷卻劑，他說。
謝潑德說：“我們仍然處於軟體機器人的探索階段。” 因為大多數機器都是由堅硬的金屬和塑膠製成的，所以軟體機器人的慣例和最佳用途尚未完全充實。“我們才剛剛開始，我們已經取得了巨大的成果，”他說，但關鍵是，“在未來，讓其他人更容易使用這項技術，並確保這些系統可靠。”
這項研究由美國陸軍研究實驗室的陸軍研究辦公室資助。
原始文章發表於生命科學。
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