机器之心报道

编辑：杜伟、陈萍

首尔大学的这项「实时匹配背景颜色」研究可称得上人造伪装技术的一次重大飞跃。

在生物界，变色龙是当之无愧的「伪装高手」。为了逃避天敌的侵犯和接近自己的猎物，这种爬行动物常在人们不经意间改变身体颜色，然后一动不动地将自己融入周围的环境之中。

图源：wikipedia

变色龙不是通过聚集或分散皮肤细胞内的色素来变色，而是依赖皮肤细胞中的结构改变，来影响皮肤反射光线的方式。科学家们一直以来想要模仿变色龙的天然变色能力，但需要解决一大难题：能够表达大量颜色，并根据背景环境控制和改变这些颜色。

近日，科研界终于迎来了「机器版」变色龙。首尔大学与汉阳大学的研究团队开发出了一个仿变色龙软体机器人，它具备实时、自动融入背景环境的伪装能力。

从各项参数上来看，这款软体机器人长约 38 厘米，宽约 15 厘米，重量仅为 0.9 公斤，其实现实时匹配背景颜色的关键在于背部覆盖的「人造变色龙皮肤」。

我们先来看一段该变色龙软体机器人的视频：这个可爱的小家伙在缓慢爬行过程中变换了三种颜色，由红到绿再到蓝，与它爬过的表面颜色实时、完美契合。

图源：NPG Press

在实时匹配背景颜色的过程中，变色龙软体机器人呈现的四种状态分别如下

相关的论文《Biomimetic chameleon soft robot with artificial crypsis and disruptive coloration skin》更是登上了 Nature 子刊《自然 - 通讯》，其中首尔大学应用纳米与热科学实验室（ANTS）的 Hyeonseok Kim 和 Joonhwa Choi 为共同一作。

论文地址：

尽管该技术仍然处于概念验证的初级阶段，但标志着可穿戴伪装技术实现了巨大飞跃，并对下一代可穿戴伪装技术具有启示意义。

并且，与以往变色机器人相比，这款变色龙软体机器人的技术成本低廉，而且可以应用于多种真实场合。研究者认为，这项技术不仅有可能创造灵活、可穿戴的显示器，还有希望制造出根据用户意愿改变颜色的布料、汽车或建筑等。

如何实现变色？

开发一种完整的设备级人造伪装技术仍是一项非常具有挑战性的任务，并且在想要通过高分辨率伪装模式实现更高级和自然的伪装效果时就更加困难了。

研究者采取了一种开发人造变色龙的全新策略，他们选择将热致变色液晶（thermochromic liquid crystal, TLC）层与纵向堆叠、有图案的多层银纳米线网络加热器集成在一起，制成了人造变色龙皮肤（英文缩写为 ATACS），从而通过加热器诱发的温度分布（temperature profiles）叠加克服传统横向像素化的局限。

下图分别为热致变色液晶层、纵向堆叠有图案多层银纳米线加热器和多层人造变色龙皮肤的结构示意图，以及关闭和启动加热器时变色龙软体机器人的状态。

与此同时，他们将银纳米线网络的变温电阻用作主动控制系统的过程变量（process variable），解决了热变色伪装方案的弱点。

最后，研究者将人造变色龙皮肤应用于软体机器人上，并结合颜色传感器和反馈控制系统，从而使得这种设备级的自适应人造伪装技术能够检测到背景环境的颜色，并令变色龙软体机器人上实现实时背景颜色匹配。下图 a 为光学图像，b 为反馈控制系统：

变色龙软体机器人实现变色的整体原理如下图所示：

此外，研究者还展示了使用多层 ATACS 技术做出的奔跑鸵鸟的变色过程：

对于这个实时匹配背景颜色的机器版变色龙，有网友表示：「这项技术也会引起时尚界的革命。」

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