Les estructures d'origami condueixen a una rigidesa ajustable en robots

Una nova investigació de la Universitat Estatal d'Arizona demostra com les estructures corbes d'origami poden conduir a una flexibilitat ajustable en robots. La flexibilitat ajustable permet a un robot ajustar la seva rigidesa en funció de la tasca a realitzar, que en el passat ha demostrat ser difícil d'implementar amb dissenys senzills.

Hanqing Jiang és professor d'enginyeria mecànica a la universitat i autor principal del document titulat "In Situ Manipulació de la rigidesa mitjançant origami corbat elegant. El treball es va publicar a Els avenços de la ciència.

"La incorporació d'estructures d'origami corbes al disseny robòtic ofereix una possibilitat notable de flexibilitat o rigidesa ajustable, com a concepte complementari", va dir Jiang. "L'alta flexibilitat, o baixa rigidesa, és comparable a l'aterratge suau navegat per un gat. La baixa flexibilitat, o alta rigidesa, és similar a executar un salt dur amb un parell de botes rígides".

Diferència operativa

Jiang va comparar la diferència operativa que ofereix l'origami corbat amb la dels cotxes esportius en comparació amb els vehicles més centrats en la comoditat.

"Semblant al canvi d'un mode de cotxe esportiu a un mode de conducció còmode, aquestes estructures corbes d'origami oferiran simultàniament la capacitat de canviar sota demanda entre els modes suaus i durs depenent de com interactuen els robots amb l'entorn", va dir.

Dins del camp de la robòtica, hi ha diferents modes de rigidesa com l'alta rigidesa, que és crucial per aixecar peses pesades. Es confia en una gran flexibilitat per a l'absorció de l'impacte, i la rigidesa negativa, que és la capacitat d'alliberar energia emmagatzemada com una molla, s'utilitza per esprintar.

Flexibilitat sota demanda

Per als robots que requereixen rigidesa, sovint són voluminosos. Tanmateix, l'origami corbat permet que funcionin a una escala de rigidesa ampliada, el que significa flexibilitat sota demanda.

La investigació de l'equip es va centrar a combinar l'energia de plegat dels plecs d'origami amb la flexió del panell, que s'ajusta movent-se al llarg de múltiples plecs entre dos punts. Amb l'origami corbat, un sol robot és capaç de realitzar diversos moviments. Per exemple, l'equip va desenvolupar un robot de natació que té una gamma de nou moviments diferents, com ara ràpid, lent, mitjà, lineal i rotatiu. Per aconseguir qualsevol d'aquests, només cal ajustar els plecs.

A més de la robòtica, els principis exposats a la investigació podrien ajudar a dissenyar metamaterials mecànics a les indústries electromagnètiques, automobilístiques i aeroespacials. També podria resultar útil en la creació de dispositius biomèdics.

"La bellesa d'aquest treball és que el disseny de plecs corbats i cada plec corbat correspon a una flexibilitat particular", va dir Jiang.

Altres autors que han contribuït a la investigació inclouen Hanqing Jiang, Zirui Zhai i Lingling Wu de l'Escola d'Enginyeria.