Octopi har nogle ret imponerende færdigheder. De bruger værktøjer. De klækker dristige undslip. De spiller spil. De bruger prøve og fejl. Men måske er deres fedeste (og bestemt mest YouTube-værdige) evne deres evne til at camouflere sig selv. De kan ikke kun ændre deres farve, men også deres struktur, ved hjælp af fremspring kaldet papiller på deres skind for at skabe buler og rygter, der skal blandes med klipper, koraller, søgræs, sand og stort set alt hvad der ellers er i nærheden.
Relateret indhold
- Nye Super Wood Beats Metals i Feats of Strength
En nyttig færdighed at have, ikke? Nu kan vi mennesker komme tættere på at udnytte denne evner til forklaring. Forskere ved Cornell University, University of Pennsylvania og Marine Biologic Laboratory i Woods Hole har oprettet et 2D-materiale, der kan omdannes til en kompleks struktureret 3D-struktur, når de blæses op, hvilket baner vejen for en række potentielle anvendelser.
Materialet er silikongummi indlejret med fibernet. Meshet er lagdelt i ringe, der fungerer på lignende måde som blæksprutte muskler, og trækker gummihuden i forskellige former. Ved testningen konfigurerede forskerne meshet på en måde, som materialet, når det blev oppustet, fik udseendet af en række runde sten. De designede også et net, der skal ligne en type saftig plante.
James Pikul, en maskiningeniørprofessor ved University of Pennsylvania, som hjalp med at lede forskningen, blev inspireret af blæksprutter som blæksprutter og blæksprutte, mens han arbejdede med at bygge bedre bløde strukturerede robotter.
”Disse væsner er utroligt fascinerende, fordi de er helt bløde, ” siger han. ”De kan løbe på havbunden, de kan svømme, men de har ikke noget skeletsystem. De er det perfekte designmål for en der skaber en blød robot. ”
En af udfordringerne ved at arbejde med bløde materialer som gummi inden for robotik er, at de kan være svære at kontrollere, da de strækker sig på flere måder. Pikul indså, at efterligning af muskelstrukturen i en blæksprutte ved at tilføje relativt ikke-strækbare stofringe til et blødt materiale var en måde at få mere kontrol over formen.
Pikul og hans team besluttede at teste deres materiale ved at få det til at ligne klipper, fordi ”klipper faktisk er ret udfordrende at kamuflere sig i, ” siger Pikul.
En person, der står foran en bunke sten i en stenfarvet kulør, ligner bare en menneskelig formet klippe, især når solen skinner og kaster en menneskelig formet skygge. Men ved at tilføje tekstur, har du ændret ligningen.
Den saftige plante blev valgt som forsøgsperson på grund af dens bulbøse blade. Lige nu har prototypematerialerne ikke den slags strækning, der kan omdannes til meget tynde strukturer som egeblade eller papir. Men de runde blade af saftige planter var inden for rækkevidde. Pikul og hans team håber i sidste ende at udvikle strukturer, der kan trækkes meget tynde.
Forskningen, der blev sponsoreret af Army Research Office, vises denne uge i tidsskriftet Science .
"Resultaterne er imponerende, " skriver Cecilia Laschi, en robotprofessor ved Sant'Anna School of Advanced Studies i Pisa, Italien, og kommenterer Pikuls arbejde inden for videnskab .
Selvom de strukturer, der er oprettet i prototypematerialerne, er ret enkle, siger Laschi, udgør de et vigtigt første skridt mod flere potentielle militære, videnskabelige og arkitektoniske anvendelser. De kunne hjælpe forskere med at studere dyr i naturen ved at lade kamerarobotter med succes blande sig sammen med deres omgivelser. Oppustelige 3D-bygninger lavet af materialerne kunne ændre form afhængigt af behov, vende deres overflader fra glat til småsten for at tilføje skygge i solrige perioder eller flytte til at skifte solcellepaneler til bedre positioner, når solen bevæger sig over himlen.
Inspireret af det bevægende Marauders kort i Harry Potter forestiller sig Pikul et glat bilpanel, der med et tryk på en knap forvandles til et topografisk kort over dets omgivelser. Eller en joystick, der kommer ud fra en plan overflade og forsvinder, når du ikke længere har brug for den.
Pikul planlægger også at arbejde på at udvikle materialer, der kan omdannes til mere end en form. I den henseende er blæksprutte stadig langt foran mennesker. Som Laschi bemærker, forstår vi stadig ikke, hvordan blæksprutter opdager farven og strukturen i deres omgivelser. Hvis yderligere forskning skulle knække dette mysterium, kunne det føre til udvikling af automatisk selvkamuflerende robotter.
Andre forskere, der arbejder med bløde robotter, har hentet inspiration fra blæksprutte og andre blæksprutter. Sidste år debuterede Harvard-forskere med en 3D-trykt autonom "octobot", der driver sig selv ved kemisk reaktion. Tidligere i år kom et tysk robotfirma ud med en robot blækspruttertentakel af blød silikone, der kan hente og lægge genstande ned. Laschi var med til at starte et multinationalt projekt til at skabe blæksprutterobotter med det formål at forstå og udnytte skabningens evner til at kamuflere, manipulere objekter, bevæge sig og fornemme deres miljøer.
Men kunne de narre en rigtig blæksprutte?
