变色龙机器人问世！在100cm²区域主动伪装92分钟，有望在军事等领域广泛应用｜专家解读
图｜变色龙软体机器人变色实验图（来源：Nature Communications）
将变色龙与自然颜色瞬间匹配，这为下一代“人工伪装”提供了一种令人兴奋的解决思路，人工伪装技术不仅在军事应用中颇受青睐，在建筑、艺术、时尚和户外活动等领域也颇受关注。
8 月 10 日，相关论文以《仿生变色龙软体机器人具有人工隐型和破坏性有色皮肤》（Biomimetic chameleon soft robot with artificial crypsis and disruptive coloration skin）为题发表在 Nature Communications 上。
图｜相关论文（来源：Nature Communications）
然而，完整人工防伪技术的突破依然困难重重，尤其通过高分辨率伪装模式，实现更前沿更自然地伪装仍是一项挑战极大的工作。
主要有三方面的原因：
该研究最主要的亮点之一，是对像素与像素结合的现象做了前期调研，变色龙在某些栖息地时，外界温度变化并没有设想中那么多，很可能只有几个特定改变。如果变色龙只有几处栖息地，那么它身体的变色只需要很简单的几个像素即可实现。”
从特定物种的多态性进化现象来看，任意图像的显示对受限栖息地的伪装应用都是多余的。
因此，该团队构建了一种竖直加热器，用激光图案选定栖息地后，通过叠加多层银纳米线加热器（Silver Nanowire Heaters），不同加热器产生的温度分布叠加在最外层的热致变色油墨层（thermochromic liquid crystal，TLC），使背景颜色与环境表达同时匹配。
最后，通过相应策略消除像素之间的死角，从而在辅助色彩出现较大变化时，即可实现连续过渡，借此降低系统的整体复杂性，最终实现更加自然的伪装。
人工变色龙可生成具有 RGB 着色功能的多个皮肤图案
TLC 层的温度决定了人工变色龙皮肤的反射光谱，在 CIE 1931 的坐标图中，将 25.5℃、28℃ 和 36℃ 对应的三个点作为代表性的 RGB 颜色，在现有条件下维持蓝色，单个商用电池可以在 100 cm^2 的区域主动伪装 92 分钟。根据变色龙模型的形状，该团队准备了范围从 21.96 cm^2 到 67.2 cm^2 不等的 7 个不同的斑块，来完全覆盖人工变色龙外观。
图｜具有 RGB 着色的人工变色龙图案（来源：Nature Communications）
图｜带有多层鸵鸟图案的人造变色龙皮（ATACS，Artificial Chameleon Skin）简图（来源：Nature Communications）
程寰宇表示：“该研究最大的亮点是，垂直堆叠的设计结构避免了平面堆叠中的一些问题，因为平面堆叠需要实现很高密度的阵列，然后形成对应的图案，这就会造成一些所谓的死角，这个地方没有颜色，因而产生的效果不太好。
而垂直堆叠是直接在每一层垂直的加热器里直接引带的图案，进而热致变材料上不需要形成很多的像素，因而加工成本和制造的难度就会极大地降低。”
在热致变色材料中加入冰块，人工变色龙可实现瞬时伪装
人工伪装与现实生活中的物种伪装相似，也是分步骤完成的，人工伪装涉及背景颜色检验及匹配表面颜色传递的整个过程。基于此，该团队提出了一种直接而简单的自动传感器集成人工变色龙瞬时伪装模型。
人工变色龙变色的基本原理，不需要再分析高密阵列的视觉信息，而是从颜色传感器测量的 RGB 强度获取每个像素的局部颜色，通过红、绿、蓝的强度就能知道外界颜色分别是什么，然后把红、绿、蓝颜色强度输入到系统里面，系统有了这个输入，就可以对应地控制温度，实现红、绿、蓝颜色的生成。
程寰宇向 DeepTech 表示，“在颜色实现的过程中，加热器的应用比较关键，但温度比加热器的应用还要关键，因为温度对颜色的调节具有一一对应的关系，并且颜色对温度的变化非常敏感，当环境温度一旦发生很低的变化时，就会对变色产生很大的影响，所以在带有加热器的反馈电路自主防伪系统中设计了反馈机制，加入一个比例积分分化（PID，Proportion Integration Differentiation ）传感器检测外界温度改变了多少，以匹配局部背景颜色。”