受犰狳和穿山甲启发的巧妙仿生织物可根据需要变硬或变软

(左起）博士生杨旭东、王一凡副教授和博士生陈天宇分别展示机器人织物肘部护具、头盔和腕部护具 新加坡国立大学

虽然这两种生物的鳞片都是由角蛋白制成的，但 RoboFabric 是由 3D 打印的连锁聚合物瓷砖网络组成的。所有的瓷砖都由贯穿其间的细金属丝连接在一起。

只要这些电线保持相对宽松的状态，所有瓷砖都能相对自由地移动。然而，当拉紧电线时，瓷砖就会被拉到一起，瞬间使"织物"的硬度增加 350 倍以上。释放电线的张力后，材料又会变软。

由 RoboFabric（又名 SAILS--受比例启发的分层结构）制成的自行车头盔可以保持柔软，不使用时更容易装进袋子里

在其他可能的应用中，可以想象这项技术可以用于手臂石膏，在受伤肢体最初定位时保持柔软，一旦定位到所需的方向就会变硬。而且，RoboFabric 模型无需像传统石膏模型那样被切断，而只需将其软化并在不再需要时滑落即可。

按照同样的思路，这种技术还可以用于辅助关节支架，使佩戴者能够以较小的力气举起物体或完成其他高难度的体力劳动。例如，用户可以让腕部或肘部护具在大部分时间保持柔软，以获得最大的活动自由度，然后在举起重物时将其变硬以获得支撑。

科学家们能够通过对志愿者肢体的三维扫描制作出这种定制支架，然后在不到一个小时的时间里三维打印出几十块所需的瓷砖。手工将电线穿过这些瓷砖确实需要一些时间，但随着技术的进一步发展，这一过程很可能实现自动化。

近距离观察 RoboFabric 手肘支架

在实验室测试中发现，当志愿者使用支架进行提举任务时，其肌肉活动最多可减少 40%。此外，RoboFabric 的应用领域还不止于可穿戴设备。

该技术已被用于安装在无人机底部的机器人抓手。该机械手能够通过变硬和卷曲来拾取物品，然后通过变软来释放物品。

RoboFabric 还被用于游泳机器人中，该机器人由一块密封在弹性外壳内的瓷砖板组成。当空气被吸出包层时，产生的真空会使板块变硬，并呈现出指定的形状。释放真空时，板块变软，恢复到"放松"的形状。通过在这两种状态之间来回交替，该装置就能在水中游动。

王一凡副教授领导的这项研究的论文最近发表在《科学机器人学》杂志上。您可以在下面的视频中看到材料的使用情况。