Доценты Эйми Висса и Самех Тауфик вместе с аспирантом Александром Пагано и студентами Тонкси Яном и Брайаном Чиеном использовали принципы складывания бумаги оригами для создания и приведения в действие механизмов и машин для возможной интеграции с небольшими, масштабируемыми и дешевыми роботами, а также с возможностью развертывания. адаптивные структуры.Тауфик сказал, что они были вдохновлены общей темой в быстром движении мягких растений, таких как Венерина мухоловка, и плавании одножгутиковых бактерий, которые используют гибкость своего тела, чтобы быстро щелкнуть, что позволяет быстро двигаться и экономить энергию.«В этой статье представлен дизайн ползучего робота, вдохновленного биологией», — сказала Висса. «Робот использует строительные блоки оригами, чтобы имитировать походку и метамерные свойства дождевых червей, а также направленный дизайн материала, чтобы имитировать функцию щетинок дождевых червей, которая предотвращает обратное скольжение».
Исследователи исследовали концепцию использования шаблона складок Креслинга в оригами, который представляет собой хиральную башню с многоугольным основанием. Эта башня оригами соединяет свое расширение и сжатие с продольным и вращательным движением, подобно винту, и они использовали нестабильность изгиба, чтобы выполнить щелкающее движение с большим ходом от небольших входов.
В их конструкции используется скелет, сделанный из изгибающейся башни оригами, в качестве механизмов, преобразующих вращение двигателя в быстрое расширение и сжатие червячного робота, позволяя ползать. Он может двигаться вперед и поворачиваться влево и вправо, используя повторяющиеся расширения и сжатия.«Возможность изготавливать функциональную и геометрически сложную трехмерную механическую систему из плоского листа открывает захватывающие возможности в области робототехники для удаленных, автономно развертываемых систем или недорогих интегрированных систем передвижения», — пишут они.
Их математический анализ считается первым в своем роде, в котором идея виртуальных складок используется для анализа изгиба панелей при привязке башен оригами в стиле Креслинга. Эта конфигурация дает преимущество в потреблении энергии и упрощает управление движением без обратной связи.
В дальнейшем эту конструкцию можно также использовать в манипуляциях, стрелах и активных конструкциях.«Работа, представленная в этой статье, основана на опыте команды в области разработки архитектурных материалов и робототехники, вдохновленной биологией», — сказал Висса. «Мы планируем и дальше использовать наши открытия для разработки, моделирования и тестирования модульных роботов на основе биологических материалов, способных к нескольким режимам передвижения».Видео: https://www.youtube.com/watch?v=bRFxnlhyaHo