هياكل الأوريغامي تؤدي إلى صلابة قابلة للتعديل في الروبوتات

أظهرت أبحاث جديدة من جامعة ولاية أريزونا كيف يمكن أن تؤدي هياكل الأوريغامي المنحنية إلى مرونة قابلة للتعديل في الروبوتات. تسمح المرونة القابلة للتعديل للروبوت بتعديل صلابته بناءً على المهمة التي تقوم بها، وهو ما أثبت في الماضي أنه صعب التنفيذ مع التصاميم البسيطة.

هانكينغ جيانغ هو أستاذ هندسة ميكانيكية في الجامعة وكاتب مقال بعنوان “في الموقع تعديل الصلابة باستخدام الأوريغامي المنحني الإлегانت”. تم نشر العمل في Science Advances.

“توفير هياكل الأوريغامي المنحنية في تصميم الروبوتات يفتح إمكانية رائعة في المرونة القابلة للتعديل، أو الصلابة، كما مفهومها التكميلي”، قال جيانغ. “المرونة العالية، أو الصلابة المنخفضة، مشابهة للهبوط الناعم الذي تتنقل به القطة. الصلابة المنخفضة، أو الصلابة العالية، مشابهة للقفز الصعب في زوج من الأحذية الصلبة.”

الفرق التشغيلي

قارن جيانغ الفرق التشغيلي الذي تقدمه الأوريغامي المنحنية مع السيارات الرياضية مقابل المركبات الأكثر تركيزًا على الراحة.

“مثل التبديل بين وضع السيارة الرياضية ووضع الراحة، هذه الهياكل الأوريغامي المنحنية ستوفر في الوقت نفسه القدرة على التبديل بين وضعين لين وصلب حسب كيفية تفاعل الروبوتات مع البيئة”، قال.

في مجال الروبوتات، هناك أنماط مختلفة من الصلابة مثل الصلابة العالية، التي تعتبر ضرورية للرفع الأثقال. تعتمد المرونة العالية على امتصاص الصدمات، والصلابة السلبية، والتي هي القدرة على إطلاق الطاقة المخزنة مثل الرباط، وتستخدم للركل.

المرونة عند الطلب

对于 روبوتات تتطلب الصلابة، غالبًا ما تكون متكدسة. ومع ذلك، تتيح الأوريغامي المنحنية لها العمل على نطاق صلابة موسع، مما يعني مرونة عند الطلب.

ركز البحث الخاص بالفريق على الجمع بين طاقة الطي في شقوق الأوريغامي مع انحناء اللوحة، الذي يتم ضبطه عن طريق التحرك عبر شقوق متعددة بين نقطتين. مع الأوريغامي المنحنية، يمكن لروبوت واحد القيام بmovements متنوعة. على سبيل المثال، طور الفريق روبوتًا سباحًا له مجموعة من تسعة حركات مختلفة، مثل السريع والبطيء والمتوسط والخطي والدواري. من أجل إنجاز أي من هذه، يحتاج فقط إلى تعديل الشقوق.

إلى جانب الروبوتات، يمكن أن تساعد المبادئ المحددة في البحث في تصميم المواد الميتامترية الميكانيكية في الصناعات الكهرومغناطيسية والسيارات والفضائية. كما يمكن أن تثبت أنها مفيدة في إنشاء أجهزة طبية حيوية.

“جمال هذا العمل هو أن تصميم الشقوق المنحنية، وكل شق منحني يتوافق مع مرونة معينة”، قال جيانغ.

يشمل المؤلفون المساهمون الآخرون في البحث هانكينغ جيانغ، وزيروي زهاي، وлінغ لينغ وو من مدرسة الهندسة.