披萨片，海slu and和未来软体机器人的一种可能设计有什么共同之处?它们都有褶边表面，对褶边表面令人惊讶的几何形状的新见解可能有助于下一代节能且极其灵活的软体机器人移动。
像珊瑚礁或羽衣甘蓝叶子这样的褶皱表面的复杂褶皱是表面数学家称之为“变形的非光滑表面”。它改变了它弯曲的方向。
亚利桑那大学数学家Shankar Venkataramani说：“人们已经看了200年这些双曲面，但是没有人考虑平滑度在这些物质移动方面的作用，它们的力学。”“直到现在，还没有人看到这些事情的相关性。”Venkataramani本周将在波士顿举行的2019年美国物理学会3月会议上展示他的团队对非光滑表面，海slu and和可能的机器人应用的研究。
Venkataramani说，直到最近，物理学家们普遍认为，当同时弯曲和拉伸板材之间的平衡力导致表面褶皱时，会发生自然褶边。然而，Venkataramani最近与博士生John Gemmer和Toby Shearman以及希伯来大学物理学家Eran Sharon的合作表明，可能会有非光滑的表面同时未拉伸而且褶边。
“这些褶边表面没有拉伸的想法，这完全是违反直觉的，”他说。
而且，他指出，研究表明，从一种形式到另一种形式的变化似乎需要很少的能量。这是关键，因为改变表面几何形状的能力对它们的强度具有重要意义，因此能够对周围环境起作用。拿起一块湿透的披萨，它会造成一团糟，但“变得有点弯曲，变得僵硬，你可以吃它，”他说。
他开发了数学来描述这些表面，他的小组模拟了非光滑的薄膜，有六个上下部分，并想知道它们将如何移动。“我们意识到自然界已经解决了数百万年前的问题。一些海slu and和海洋蠕虫利用这种几何形状来解决问题，”Venkataramani说。
他说，现在的挑战在于确定这些柔软的海洋无脊椎动物(如西班牙舞蹈演员海参)的独特游泳步态与其非光滑几何形状有何关联。Venkataramani说，答案可能提供“建造节能且极其灵活的软机器人的潜在途径”。