轉載從: Tech News 科技新報
可伸縮材料在生產生活中的應用越來越廣泛，但是我們好像還無法控制比氣球膨脹更複雜的材料變形。
但在自然界，有些物種卻做得很好，比如很多頭足類動物（如海裡的軟氏三雄：章魚、墨魚與魷魚）就可以毫秒為單位讓皮膚產生分層，藉此達到偽裝的目的。
受頭足類動物肌肉形態和皮膚結構的啟發，康乃爾大學的研究人員最近開發了一款能讓機器人達到隱身的新「皮膚」，其紋理可與背景環境完美融合。不過目前這套「皮膚」紋理現在還只能按照研究人員提前設定的圖案顯示，比如凸起的岩石或類似高麗菜的多肉植物等。
▲ 充氣版多肉高麗菜。（Source：Video by JH Pikul et al., Science (2017)）
具體來說，研究人員的靈感來自章魚，這種黏稠的生物簡直就是機器人工程師創新的繆斯，因為章魚是自然界名副其實的偽裝大師。某些種類的章魚可以改變膚色，還有一些透過控制小肌肉群來快速改變皮膚紋理（形成隆起或褶皺）。
利用對章魚的觀察，研究團隊成員 Pikul 等人將矽樹脂倒入模具，形成與皮膚類似的材質，之後在上層放置一個固定長度的纖維網用來模擬肌肉組織；接著他們按照設定好的圖案用雷射切割網格（清除網狀物以添加矽膠），並在上面澆築更多有機彈性矽膠，之後整個東西變乾並形成三明治結構。
簡單來理解這個三明治結構，從下到上材料依次是：矽樹脂、彈性矽膠和纖維網。纖維網做為局部結締組織有纖維增強的作用，提供中心軸力學並控制 3D 形狀。而彈性矽膠為可伸展的軟組織，可垂直於合成皮膚表面伸縮。
▲ 黑色部分是嵌入式網格，透明區域是被切割的位置，讓矽樹脂可以自由膨脹。（Source：康乃爾大學）
當研究人員充氣合成皮膚時，可從二維（2D）可伸縮表面轉換為 3D 形狀，並膨脹到其目標形狀的 10% 那麼大。
然後，研究人員將纖維網刷成灰色，並按照石頭的圖案把多餘網狀物切除，之後將矽膠注進模型，得到一塊類似「岩石」的皮膚。他們還畫出一綠色植物圖案，看起來就像高麗菜的多肉植物。
目前，這款皮膚的局限是研究人員必須預先規劃好想要的物體模型，這在某種程度上限制了機器人的隱身能力。但研究團隊在論文的最後寫道：「未來或許可以透過向上或向下撥動網格模型的剛度來改變圖案，繼而改變矽樹脂的形狀。」
有了這套皮膚，下一代軟體機器人可在 2D 與 3D 間輕鬆切換。未來，類似這種根據設定的圖案偽裝的「皮膚」可用於機器人隱形，也可用來窺探動物行為以利學術研究，或者用於隱密的軍事偵查等。