Med et blitz kan en blæksprutte gøre ligesom filet tang eller koral ved at ændre hudens farve og tekstur og dermed blive næsten usynlig i sit miljø. Og i fremtiden kan robotter muligvis også trække dette tilsyneladende magiske camouflagetrick ud.
Forskere har skabt en syntetisk form af blæksprutterhud, der kan omdannes fra en flad 2D-overflade til en tredimensionel en med buler og grober, rapporterer de i dag (12. oktober) i tidsskriftet Science. Denne teknologi kan en dag bruges i bløde robotter, som typisk er dækket af en "stretch" silikone "hud", sagde forskerne.
"Camouflerede robotter kan skjule og beskyttes mod dyreangreb og kan bedre henvende sig til dyr til at studere dem i deres naturlige levesteder," Cecilia Laschi, professor i biorobotik ved BioRobotics Institute i Sant'Anna School of Advanced Studies, i Pisa, Italien , skrev i en ledsagende artikel i den aktuelle udgave af Science. "Naturligvis kan camouflage også understøtte militære applikationer, hvor reduktion af en robots synlighed giver den fordele ved adgang til farlige områder," skrev Laschi, som ikke var involveret i den aktuelle undersøgelse.
Humpete hud
Forskerne, ledet af James Pikul fra University of Pennsylvania og Robert Shepherd fra Cornell University, hentede inspiration fra 3D-bulerne, eller papiller, som blæksprutte og blæksprutte kan oppustes ved hjælp af muskelenheder i en femtedel af et sekund til camouflering.
Komplementet af papiller i en blød robot ville være luftlommerne eller "balloner" under silikonehuden. Ofte bliver disse lommer oppustet på forskellige tidspunkter på forskellige steder for at generere bevægelse i en robot. I den nye forskning blev denne robotinflation taget et skridt videre.
"Baseret på disse ting kan de gøre, og hvad vores teknologi ikke kan gøre, hvordan overbryder vi kløften til at have teknologiske løsninger på deres temmelig fantastiske evner?" var det centrale spørgsmål stillet af Shepherd.
"I dette tilfælde er oppustning af en ballon en temmelig gennemførlig løsning," tilføjede han.
Ved at indlejre små fibermesh-kugler i silikonen kunne forskerne kontrollere og forme tekstur på den oppustede overflade, ligesom en blæksprutte muligvis genudspænder huden.
Pikul, dengang en postdoktorand ved Cornell University, kom med ideen om at teksturere disse luftlommer via mønstre af fibermeshringene. Han blev tiltrukket af ideen om at pumpe silikone på grund af, hvor hurtig og reversibel inflationen kunne være, forklarede Pikul til Live Science. Derfra var det bare et spørgsmål om at finde ud af de matematiske modeller for at få det til at fungere.
Bevis for koncept
Den nuværende prototype for de strukturerede skind ser temmelig rudimentær ud: Ved at dele silikonboblerne op med koncentriske cirkler af fibermesh-rammer, regnede forskerne ud, hvordan de kunne kontrollere formen på silikonen, da den blev oppustet. Det lykkedes dem at blæse boblerne op i nogle nye former ved at forstærke masken ifølge papiret. For eksempel skabte de strukturer, der efterlignede afrundede sten i en flod såvel som en saftig plante (Graptoveria amethorum) med blade arrangeret i et spiralmønster.
Men sofistikering var ikke deres primære mål, bemærkede Shepherd.
"Vi ønsker ikke, at dette skal være en teknologi, som kun et fåtall mennesker i verden kan bruge; vi vil have, at det skal være temmelig let at gøre," fortalte Shepherd til Live Science. Han ønskede, at tekstureringsteknologien, der bygger på holdets tidligere konklusioner om, hvordan man laver farveskiftende silikoneskind, skal være tilgængelig for både industri, akademia og hobbyister. Derfor anvendte teamet bevidst begrænsningsteknologier som laserskærere til at fremstille trådringene, fordi det var det, folk uden for et Cornell University-laboratorium kunne bruge.
Itai Cohen, en fysikprofessor ved Cornell, der også arbejdede med forskningen, bemærkede et andet tilgængeligt aspekt af teknologien. Ved en udflugt til marken ser Cohen for sig stabling af ark afløst silikone - programmeret til at blæse op i en camouflerende struktur - på bagsiden af ens lastbil. "Nu kan du blæse den op, så den ikke behøver at være i den permanente form, som virkelig er vanskelig at transportere," fortalte Cohen til Live Science. Efterhånden som teknologien skrider frem, kan man måske endda være i stand til at scanne et miljø og derefter programmere det tilsvarende silikoneark lige nu og der for at efterligne det, spekulerede Cohen.
Både Pikul og Shepherd planlægger at forfølge denne teknologi i deres respektive laboratorier. Shepherd forklarede, at siden han udviklede teknologien, begyndte han at erstatte inflationen med elektriske strømme, der kunne forårsage den samme teksturering - ingen krævning af tether og trykluft. Og Pikul håber at anvende de erfaringer, man lærer fra at manipulere materialets overflader til ting, hvor overfladeareal spiller en betydelig rolle, som batterier eller kølevæsker, sagde han.
”Vi er stadig meget i den efterforskende fase af blød robotik,” sagde Shepherd. Fordi de fleste maskiner er sammensat af hårde metaller og plast, er konventionerne og de bedste anvendelser af bløde robotter endnu ikke blevet udflettet. "Vi er lige i begyndelsen, og vi har gode resultater," sagde han, men nøglen er, "i fremtiden gør det lettere for andre mennesker at bruge teknologien og sikre, at disse systemer er pålidelige."
Undersøgelsen blev finansieret af U.S. Army Research Laboratory's Army Research Office.
