Vem behöver ben? Med sina snygga kroppar, ormar kan glida upp till 14 miles per timme, kläm in i trånga utrymmen, skala träd och simma. Hur gör dom det? Det är allt i vågen. När en orm rör sig, dess vågar griper marken och driver kroppen framåt - ungefär som hur stegjärn hjälper vandrare att etablera sig i hal is. Denna så kallade friktionsassisterade rörelse är möjlig på grund av formen och placeringen av ormvågar.

Nu, ett team av forskare från Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) har utvecklat en mjuk robot som använder samma rörelseprinciper för att krypa utan några styva komponenter. De mjuka robotvågarna är gjorda med kirigami - ett gammalt japanskt pappershantverk som förlitar sig på nedskärningar, snarare än origami -veck, att ändra materialets egenskaper. När roboten sträcker sig, den platta kirigami-ytan förvandlas till en 3D-texturerad yta, som greppar marken precis som ormskinn.

Forskningen publiceras i Science Robotics .

"De senaste åren har det forskats mycket om hur man tillverkar denna typ av morfabla, töjbara strukturer, sa Ahmad Rafsanjani, en postdoktor vid SEAS och första författare till tidningen. "Vi har visat att kirigami -principer kan integreras i mjuka robotar för att uppnå rörelse på ett enklare sätt, snabbare och billigare än de flesta tidigare tekniker. "

Forskarna började med en enkel, platt plastark. Med hjälp av en laserskärare, de inbäddade en rad centimeterskalor, experimentera med olika former och storlekar. En gång klippt, forskarna lindade arket runt ett rörliknande elastomerdon, som expanderar och drar ihop sig med luft som en ballong.

När ställdonet expanderar, kirigami skärs pop-out, bildar en grov yta som griper tag i marken. När ställdonet tömmer, nedskärningarna viks platt, driver fram bandet framåt.

Forskarna byggde en helt obunden robot, med sin integrerade inbyggda kontroll, avkänning, aktivering och strömförsörjning packad i en liten svans. De testade att den krypade genom Harvards campus.

Teamet experimenterade med olika formade snitt, inklusive triangulär, cirkulär och trapetsformad. De fann att trapetsformade snitt - som mest liknar formen på ormvågar - gav roboten ett längre steg.

"Vi visar att lokomotivegenskaperna för dessa kirigami-skinn kan utnyttjas genom att korrekt skära geometri och aktiveringsprotokoll balanseras, "sa Rafsanjani." Framåt, dessa komponenter kan optimeras ytterligare för att förbättra systemets respons. "

"Vi tror att vår kirigami-baserade strategi öppnar vägar för design av en ny klass av mjuka sökrobotar, "sa Katia Bertoldi, William och Ami Kuan Danoff professor i tillämpad mekanik och senior författare till tidningen. "Dessa terrängmjuka robotar kan en dag resa över svåra miljöer för utforskning, inspektion, övervakning och sök- och räddningsuppdrag eller utföra komplexa, laparoskopiska medicinska procedurer. "