Вязаные текстильные метасурфасы позволяют мягким роботам превращать и маскировать по требованию

Природа, особенно люди и другие животные, всегда была одним из основных источников вдохновения для роботистов. Фактически, большинство существующих роботов физически напоминают конкретных животных и/или спроектированы для решения задач путем подражания действий, движения и поведения конкретных видов.

Одной врожденной способностью некоторых животных, которые до сих пор редко воспроизводились в роботах, является морфирование формы и маскировка. Известно, что некоторые живые организмы, в том числе некоторые насекомые, осьминоги и хамелеоны, обратимо изменяют свой внешний вид, форму и форму в ответ на окружающую среду, будь то скрывать от хищников, перемещать объекты или просто двигаться в определенных средах.

Исследователи из Университета Цзянган, технического университета Дрезденского университета, Университет Лаврентия и Шанхайский международный центр модного образования недавно разработали новые гибкие и программируемые текстиль Метасурфейки, которые можно использовать для разработки роботов, демонстрирующих аналогичные возможности морфинга и маскировки. Эти материалы, представленные в бумаге опубликовано в Усовершенствованные волокнистые материалыпо сути, состоят из вязаных конструкций, которые могут быть тщательно разработаны путем адаптации геометрического расположения их основных переплетенных петлей пряжи.

«В природе мастера маскировки, такие как палочные насекомые и мертвые бабочки, усовершенствовали камуфляж в течение миллионов лет, в то время как современные камуфляжные ткани все еще полагаются в первую очередь на статические цветовые узоры»,-сказал доктор Фенгсин, старший автор бумаги,-сказал Tech Xplore.

“Этот контраст заставил нас спросить: что, если камуфляжные ткани могут динамически адаптироваться, как Живые организмыизменяя как цвет, так и текстуру в режиме реального времени, чтобы соответствовать их окружению? Наша цель состояла в том, чтобы исследовать, как можно было бы спроектировать текстильные структуры для достижения динамических способностей к форме формы, проложить путь к технологиям камуфляжа следующего поколения, которые преодолевают этот эволюционный разрыв ».

Характерная особенность текстильных метасурфейнов, разработанных доктором Сан и его коллегами, заключается в том, что они также могут быть запрограммированы путем адаптации расположения швов и их геометрии, вместо того, чтобы полагаться только на состав пряжи, используемой для их создания. Проводя серию теоретических анализов и реальных экспериментов, исследователи смогли четко определить, как изменились материалы, которые они разработали при изменении расположения швов и композиции пряжи особыми способами.

«Регулируя геометрическое расположение тканевых швов, а не используя специальные пряжи, мы создали вязаные метасурфейки», – объяснил Сан. «Этот метод, управляемый геометрией, позволяет нам запрограммировать механическое поведение ткани, используя широкий спектр типов пряжи и предлагает надежный, масштабируемый контроль, который остается стабильным в различных условиях окружающей среды».

Первоначальные тесты показали, что недавно разработанные метасурфейсы могут подвергаться желаемым деформациям, которые трудно достичь, используя большинство материалов, ранее используемых для изготовления мягких роботов. К ним относятся так называемое невклидовое морфинг, гауссовые (управляемые кривизны) преобразования и изменения формы, вызванные инфляцией.

«Наше исследование обеспечивает точные, программируемые деформации ткани в мягкой текстильной робототехнике, от надувных структур с несколькими режимами формы до однопримежных последовательностей движения, до камуфляжных преобразований с плоским в 3D»,-сказал Сан.

«Этот информированный геометрия дизайн открывает дверь для масштабируемых, недорогих, настраиваемых приложений, таких как носимые устройства, адаптивные камуфляжные шкуры для защиты, наблюдения за дикой природой и даже адаптивная городская одежда для терморегуляции».

Эта недавняя работа Сан и его коллег может открыть новые, захватывающие возможности для разработки широкого спектра электроники и роботизированных систем. В будущем, введенные он введенные текстильные метасурф можно использовать для создания широкого спектра программируемых систем, включая настраиваемое интеллектуальное снаряжение или адаптируемую потребительскую электронику, а также роботов с отзывчивыми электронными наборами, которые могут втиснуться в узкие пространства, адаптировать свою форму, чтобы лучше ориентироваться в определенных условиях и скрывать свое присутствие.

«В наших следующих исследованиях будет изучено, как иерархические текстильные структуры влияют на макромеханику мягкой текстильной робототехники, стремясь повысить точность управления и стабильность формы», – добавил Sun. “Наряду с этим, мы планируем проектировать и разработать носимую форму для формы камуфляж Одежда, которая на самом деле может быть использована в реальной жизни ».

© 2025 Science X Network