人工智能和機器人體系結(jié)構(gòu)通常受人類和動物自然界中存在的模式的啟發(fā)。通過多種變形機制，例如化學(xué)溶脹，皮膚拉伸或折紙變形，科學(xué)家們已在機器人中復(fù)制了在動物中觀察到的運動模式。
大自然通過獨特的運動模式表現(xiàn)出自適應(yīng)和極端的形狀變形。它們中的許多已通過整體形狀改變機制進行了解釋，例如化學(xué)溶脹，皮膚拉伸，折紙/折紙變形或幾何外翻，已成功地模擬了人工類似物。但是，仍然存在未經(jīng)探索的自然變形機制，無法通過“單模”變形機制在人工系統(tǒng)中進行復(fù)制。一個例子是動物們的的“雙模”變形（流程動作變形），例如鵜鶘鰻就先展開然后膨脹，之后以最大程度地吞噬獵物。
韓國首爾國立大學(xué)軟件機器人研究中心和葡萄牙的雷比科夫-尼格勒基金會（FRN）的研究人員最近開發(fā)了一種機器人結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)靈感來自于生活在深海中的魚類鵜鶘鰻。在《科學(xué)機器人》雜志上發(fā)表的一篇論文中介紹了他們的機器人結(jié)構(gòu)，這是受動物或自然現(xiàn)象啟發(fā)的一系列設(shè)計中的最新設(shè)計。
為了驗證這個設(shè)計規(guī)則的有效性，科學(xué)家構(gòu)建了一個模仿鵜鶘鰻魚并復(fù)制仿生雙重形態(tài)行為的人工生物。通過將基本的雙變形單位細胞組合到傳統(tǒng)的折紙框架中，科學(xué)家展示了軟機的體系結(jié)構(gòu)，這些體系結(jié)構(gòu)展示了部署-組合的自適應(yīng)抓取，爬行和大范圍的水下運動。此設(shè)計原則可以為設(shè)計生物啟發(fā)，自適應(yīng)和極端形狀變形系統(tǒng)提供指導(dǎo)。
研究的通訊作者和首席研究員Prof. Kyujin Cho教授告訴作者：“在過去的幾年中，我們一直致力于研發(fā)幾個仿生機器人，包括受到水黽啟發(fā)的機器人和水面跳躍機器人，這些成果都發(fā)表在科學(xué)，以及受折紙靈感啟發(fā)的變形機器人和軟體機器人等也都是我們的發(fā)明，我們認為這個可拉伸折紙的研究可以被稱之為是我們對先前作品的結(jié)合體。”
在研究鵜鶘鰻魚如何膨脹嘴巴時，Cho和他的同事假設(shè)可以使用折紙展開和柔軟的皮膚拉伸技術(shù)將這種行為復(fù)制到機器人中。這激發(fā)了他們設(shè)計由可拉伸和柔軟的材料制成的基于折紙的架構(gòu)，從而使機器人的形狀發(fā)生實質(zhì)性的變化。
到目前為止，大多數(shù)研究團隊已經(jīng)使用軟材料或基于折紙的設(shè)計開發(fā)了機器人。軟機器人與基于折紙的架構(gòu)之間的主要區(qū)別在于，前者通過拉伸皮膚來改變形狀，而后者則通過展開折痕來改變形狀，就像日本的折紙藝術(shù)一樣。
當(dāng)試圖吃獵物時，鵜鶘鰻魚會表現(xiàn)出極其獨特的運動，包括展開其折痕和使其嘴膨脹。在他們的研究中，Cho及其同事著手將折紙啟發(fā)的技術(shù)與軟材料的使用相結(jié)合，從而在機器人體系結(jié)構(gòu)中復(fù)制這種行為。
研究的第一作者，機器人體系結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計者Woongbae Kim解釋說：“我們的可拉伸折紙完全由可拉伸材料制成，因此體現(xiàn)了展開和拉伸的變形模式。” “與其他復(fù)制了整體形狀改變機制的受生物啟發(fā)的體系結(jié)構(gòu)相比，雙重變形原理可以通過兩種不同的功能運動實現(xiàn)極端的形狀變形。”
