蛇，可谓最具发明力的植物之一。它们可以或许疾速行为，悄然进步，攀越山地，挤进很小的洞内，乃至可以略微滑翔一会儿。并且虽然外不雅与蜥蜴有些类似，但蛇类完整没有四肢。
蛇的发明力给研讨人员带来想象力。历久以来，机械人专家们一向努力于蛇形机械人的研讨，这重要是为懂得决受限空间中的多功效灵活性这一困难。斟酌到这一点，今朝市情曾经具有各类可以或许很好模拟蛇类“步态”的无肢机械人。但是，蛇类之所以特殊，毫不纯真是由于其不具有四肢——蛇鳞异样居功至伟。
上周末，哈佛年夜学研讨人员揭橥了一篇关于新型机械人的论文，应用蛇鳞构造的“各向异性磨擦特征（anisotropic frictional properties）”，从剪纸艺术找到设计灵感，可以或许制作出一种充气式柔性机械人，经由过程充气与放气的轮回举措完成匍匐。
哈佛年夜学愿望如许的柔性机械人用于摸索辣手且风险的地形、停止勘察或履行摸索及救济，或许将该项技巧小型化以履行人体内的医疗义务——这意味着，将改良过于庞杂的机械人构造这一年夜缺点。
这款机械人完成活动的症结在于“皮肤”。在拉伸时，机械人的表面面采取更具抓地力的三维纹理——剪接式鳞片皮肤的运用，为机械人供给了向前挪动所必须的稳固抓地力。
哈佛年夜学约翰保尔森工程与运用迷信学院的Ahmad Rafsanjani表现，“我们曾经证明，剪纸工艺道理可以被归入柔性机械人傍边，从而以远简略于先前技巧的方法更快、更廉价地完成活动才能。”这类简化后果，表现在该机械人只须要一台机电便可驱动——而原有柔性机械人常常须要多套驱动装配。
详细设计方面，研讨人员们应用激光切割机在塑料片上刻下多个微型瘦语，尔后将该资料环绕纠缠在可收缩与放气的硅胶管四周。在充气时，瘦语会弹起并捉住空中。而在放气时，机械人便可向前挪动。该胶管自己还包裹有凯夫拉尔纤维，用以坚持机械人的固无形状。
全体蛇鳞都指向雷同的偏向，从而提到可应用的磨擦力，使蛇体更轻易向前挪动而非向后挪动。固然这会使蛇很难向后挪动，但同时亦意味着蛇类可以起首将全体鳞片张开以取得向前的动势，尔后沿腹部收拢以推进身材撤退退却。如斯一来，只需蛇鳞在前后挪动的进程中磨擦力相等，其便可稍微退后。再有，因为蛇鳞存执政向，是以其一侧滑腻而另外一侧粗拙。这意味着只需蛇类可以或许逗留在外面，其便可顺遂向前挪动。值得一提的是，这也恰是bristlebots的任务道理。
为了制作与蛇鳞相似的鳞片皮肤，该团队制作了各类可伸缩的塑料片，测验考试了多种分歧的瘦语外形，且每片鳞片都经由过程激光蚀刻刻有奇特的图案。这类构造使得机械人在躯体收缩并拉伸鳞片资料时，本来均匀的鳞片会变形并从机械人体内弹出，进而捉住空中并将躯体的重复收缩转化为向前活动。这类方法简略、本钱昂贵且异常有用。
经由三角形与圆形切割以后，该团队终究发明梯形鳞片最合适这款特定蛇形机械人，不是由于梯形可以或许发生更年夜的磨擦力，恰好相反，梯形许可鳞片得以充足舒展，从而赞助机械人在收缩本身躯体时得以发生更长的“步幅”。只需鳞片设计可以或许在机械人向前挪动时有用将本身锚定在空中上（供给更壮大的抓地力），那末机械人便可将向前挪动疾速转换为原地拉伸。而假如对三角形鳞片停止过度拉伸，那末塑料表层会稍微涌现永远变形，这意味着即便机械人处于放气阶段，鳞片也依然稍为张开。
但是，研讨人员留意到，鳞片设计存在一项缺陷，即在机械人处于放气状况时，鳞片所能发生的磨擦力将明显下降——这是由于鳞片在此阶段会被发出。要处理这个成绩，他们须要确保机械人弗成停止充足放气——当供气量在0到12毫升之间轮回变更时，该匍匐机械人的运转效力最好，相较于采取纯柔性剪接皮肤树立的履带式设计，前者的活动效力凌驾约22%。
该团队还实验了绳状与非绳状体系设计原型。在绳状设计傍边，绳子用于向履带供给充气用的空气。但为了完成终究版本的完整主动化，其尾部须要充满各类电源、掌握器、履行器和传感器。
这不是机械人初次从蛇身上找灵感设计。斯坦福年夜学所开辟的救济机械人与Eelume公司的水下维修机械人异样与蛇类相干。同时，也曾经涌现了剪纸式设计在太阳能电池与石墨烯纳米技巧范畴的运用。不外据我们所知，哈佛年夜学的蛇形机械人是初次将两者设计研讨加以联合。
