Les structures en origami conduisent à une rigidité ajustable dans les robots

Une nouvelle recherche de l'Arizona State University démontre comment les structures d'origami incurvées peuvent conduire à une flexibilité réglable dans les robots. La flexibilité ajustable permet à un robot d'ajuster sa rigidité en fonction de la tâche à accomplir, ce qui s'est avéré difficile à mettre en œuvre dans le passé avec des conceptions simples.

Hanqing Jiang est professeur de génie mécanique à l'université et auteur principal de l'article intitulé "In Là Manipulation de la rigidité à l'aide d'un origami incurvé élégant. L'ouvrage a été publié dans Science Advances.

"L'incorporation de structures d'origami incurvées dans la conception robotique offre une possibilité remarquable de flexibilité ou de rigidité réglable, en tant que concept complémentaire", a déclaré Jiang. "Une grande flexibilité, ou une faible rigidité, est comparable à l'atterrissage en douceur d'un chat. Une faible flexibilité ou une rigidité élevée est similaire à l'exécution d'un saut difficile dans une paire de bottes rigides.

Différence opérationnelle

Jiang a comparé la différence opérationnelle offerte par l'origami incurvé à celle des voitures de sport par rapport aux véhicules plus axés sur le confort.

"Semblables au passage d'un mode voiture sportive à un mode de conduite confortable, ces structures en origami incurvées offriront simultanément la possibilité de basculer à la demande entre les modes doux et dur en fonction de la manière dont les robots interagissent avec l'environnement", a-t-il déclaré.

Dans le domaine de la robotique, il existe différents modes de rigidité tels que la rigidité élevée, qui est cruciale pour soulever des poids lourds. Une grande flexibilité est utilisée pour l'absorption des chocs, et la rigidité négative, qui est la capacité de libérer l'énergie stockée comme un ressort, est utilisée pour le sprint.

Flexibilité à la demande

Pour les robots qui demandent de la rigidité, ils sont souvent encombrants. Cependant, l'origami incurvé leur permet de fonctionner sur une échelle de rigidité étendue, ce qui signifie une flexibilité à la demande.

Les recherches de l'équipe se sont concentrées sur la combinaison de l'énergie de pliage au niveau des plis de l'origami avec le pliage du panneau, qui est réglé en se déplaçant le long de plusieurs plis entre deux points. Avec l'origami courbe, un seul robot est capable d'entreprendre divers mouvements. Par exemple, l'équipe a développé un robot nageur qui a une gamme de neuf mouvements différents, tels que rapide, lent, moyen, linéaire et rotationnel. Afin d'accomplir l'un de ces éléments, les plis doivent simplement être ajustés.

Outre la robotique, les principes énoncés dans la recherche pourraient aider à concevoir des métamatériaux mécaniques dans les industries électromagnétique, automobile et aérospatiale. Il pourrait également s'avérer utile dans la création de dispositifs biomédicaux.

"La beauté de ce travail est que la conception des plis incurvés, et chaque pli incurvé correspond à une flexibilité particulière", a déclaré Jiang.

Parmi les autres auteurs ayant contribué à la recherche figurent Hanqing Jiang, Zirui Zhai et Lingling Wu de la School for Engineering.