基于受限多稳态单元粘滞驱动的生长结构

沿空间三维路径生长的生长软材料在搜救和微创手术等应用中至关重要。在此，我们提出一种基于受限稻草状结构的单输入生长多稳态软材料概念。这类材料能够通过伸长执行多次转弯来实现机动并改变自身构型。这是通过对具有预定义约束的双稳态截锥进行顺序驱动实现的。内部粘滞流动以及各单元稳定性阈值的差异使得机器人的运动能够排序与控制，从而在结构生长时遵循所需的三维路径。我们推导了由特定约束集产生的形状与动力学的理论描述。为验证模型并演示所提概念，我们展示了在居住与生物环境模型中的机动实验。除执行复杂三维机动外，这些机器人的管状结构也可用作到达不可及区域的通道，这一点已通过实验演示。