章鱼可以在瞬间像锯齿状的海藻或珊瑚一样，通过改变其皮肤的颜色和纹理，从而在环境中几乎隐形。在未来，机器人也可能能够实现这种看似神奇的伪装技巧。
研究人员创造了一种合成形式的头足类动物皮肤，它可以从扁平的二维表面转变为具有凸起和凹陷的三维表面，他们今天（10月12日）在《科学》杂志上报告了这一成果。研究人员表示，这项技术有一天可能会用于软体机器人，这种机器人通常覆盖着有弹性的硅胶“皮肤”。
意大利比萨圣安娜高等研究学院生物机器人研究所的生物机器人学教授塞西莉亚·拉斯基在《科学》杂志当期的一篇配套文章中写道：“伪装机器人可以躲藏起来，免受动物攻击，并可以更好地接近动物，以便在它们的自然栖息地研究它们。” “当然，伪装也可能支持军事应用，在军事应用中，降低机器人的可见性为它进入危险区域提供了优势，”拉斯基写道，她没有参与目前的研究。[仿生学：受自然启发的 7 项巧妙技术]
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凹凸不平的皮肤
由宾夕法尼亚大学的詹姆斯·皮库尔和康奈尔大学的罗伯特·谢泼德领导的研究人员，从章鱼和墨鱼的 3D 凸起或乳突中获得灵感，它们可以在五分之一秒内使用肌肉单元膨胀乳突以进行伪装。[关于章鱼的 8 个疯狂事实]
软体机器人中的乳突的对应物将是硅胶皮肤下的气囊或“气球”。通常，这些气囊会在不同的时间和不同的位置膨胀，以产生机器人的运动。在新的研究中，这种机器人膨胀技术更进一步。
谢泼德提出了核心问题：“基于头足类动物可以做到的事情以及我们的技术不能做到的事情，我们如何弥合差距，从而为它们惊人的能力提供技术解决方案？”
他补充说：“在这种情况下，给气球充气是一个相当可行的解决方案。”
通过将小的纤维网球体嵌入硅胶中，科学家们可以控制和塑造充气表面的纹理，就像章鱼可能会重新纹理化其皮肤一样。
当时是康奈尔大学博士后研究生的皮库尔提出了通过纤维网环的图案来纹理化这些气囊的想法。皮库尔向《生命科学》解释说，他被硅胶充气的想法所吸引，因为它充气速度快且可逆。从那时起，剩下的就是找出使其工作的数学模型。
概念验证
纹理皮肤的当前原型看起来相当简陋：通过用同心圆纤维网框架分隔硅胶气泡，研究人员弄清楚了如何在硅胶膨胀时控制硅胶的形状。根据该论文，他们设法通过加固网格将气泡膨胀成一些新的形状。例如，他们创造了模仿河流中圆形石块以及螺旋图案排列叶子的多肉植物（Graptoveria amethorum）的结构。
但谢泼德指出，精巧性不是他们的主要目标。
谢泼德告诉《生命科学》说：“我们不希望这项技术只供世界上少数人使用；我们希望它相当容易做到。” 他希望这种纹理技术，它建立在团队早期关于如何制造变色硅胶皮肤的发现之上，能够为工业界、学术界和业余爱好者所用。因此，该团队特意使用了激光切割机等限制性技术来制造金属丝环，因为这是康奈尔大学实验室以外的人可以使用的技术。
康奈尔大学物理学教授伊泰·科恩也参与了这项研究，他指出了该技术的另一个易于使用的方面。科恩设想在野外考察时，将成堆放气的硅胶片（编程为膨胀成伪装纹理）堆放在卡车后部。科恩告诉《生命科学》说：“现在，你可以给它充气，这样它就不必保持永久形状，而永久形状真的很难运输。” 科恩推测，随着技术的进步，人们甚至可以扫描环境，然后在现场对相应的硅胶片进行编程以模仿它。
皮库尔和谢泼德都计划在各自的实验室中继续研究这项技术。谢泼德解释说，自从开发出这项技术以来，他已经开始用电流代替充气，电流可以产生相同的纹理——无需系绳和加压空气系统。皮库尔希望将从操纵材料表面学到的经验应用于表面积起重要作用的事物，例如电池或冷却剂，他说。
谢泼德说：“我们仍然处于软体机器人的探索阶段。” 因为大多数机器都是由坚硬的金属和塑料制成的，所以软体机器人的惯例和最佳用途尚未完全充实。“我们才刚刚开始，我们已经取得了巨大的成果，”他说，但关键是，“在未来，让其他人更容易使用这项技术，并确保这些系统可靠。”
这项研究由美国陆军研究实验室的陆军研究办公室资助。
原始文章发表于生命科学。
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