韓國機械與材料研究所的一項新電池設計，有望讓軟體機器人能夠像蛇一樣靈活行動，且不會被傳統造型的電池元件和難以擴展的續航能力給拖後腿。 在 8 月 16 日發表於《軟體機器人》（Soft Robotics）期刊上的一篇文章中，研究團隊提出了一種鱗片式的仿生形變電池概念。 若順利推廣開來，其有望在軟體機器人、可穿戴電子設備等領域發揮巨大的作用。

研究配圖 – 1：基於蛇類鱗片靈感的超可變形結構

可以說，這套設想的本質，就是將一系列堅硬但很小的電池串接到一起，形成一組重疊的鱗片狀結構，以使之能夠隨著設備而彎曲變形。

研究配圖 – 2：模擬結構原型的 X / Y 軸示意

為實現這一目標，科學家們使用了小巧的六邊形鋰離子電池作為軟體機器人的”鱗片”，並用聚合物 + 銅材將之連接到一起。

研究配圖 – 3：面密度取決於電芯的形狀

這些材料也能夠作為鉸鏈，以在不造成損壞的情況下，實現穩定的變形。

研究配圖 – 4：電芯形狀 / 面密度函數

每片六邊形電池的形狀，也經過了精心的優化，以最大限度地提升設備電池的整體容量。

研究配圖 – 5：電芯圖案陣列設計的多軸變形圖解

此外參照蛇皮模型的可拉伸鋰電池，即使在彎曲產生形變的時候，也能夠保持其性能。

研究配圖 – 6：拉伸彎曲雙軸形變下的鱗片結構及其力學特性

測試表明，即使在彎曲變形和拉伸率高達 90% 的情況下，可拉伸鋰電池也能在超過 36000 次循環的情況下保持其性能。

研究配圖 – 7：電芯機械形變尺度 / 電化學性能

這樣的特性，可讓未來可穿戴設備和軟體機器人都受益於此 —— 比如為老年患者提供康復服務的工作人員所使用的機器人。

研究配圖 – 8：電芯形變 / 電子阻抗

其它可能性還包括需要在災難環境中穿過狹窄空間的搜救機器人，以及帶有人造肌肉的多功能軟體機器人。

研究配圖 – 9：柔性鉸鏈的應變力評估

在向著這個目標努力前進的過程中，科學家們還希望進一步改進設計、以提升電池的存儲容量。

研究配圖 – 10：手部柔性可穿戴設備演示

感興趣的朋友，可移步至《Soft Robotics》，以查看《Bioinspired， Shape-Morphing Scale Battery for Untethered Soft Robots》全文。

研究配圖 – 11：無繩管狀致動器（爬行示例）與覆蓋了鱗片電池的軟體機器人