Struktur Origami Mengarah pada Kekakuan yang Dapat Disesuaikan pada Robot

Penelitian baru dari Arizona State University menunjukkan bagaimana struktur origami yang melengkung dapat mengarah pada fleksibilitas yang dapat disesuaikan pada robot. Fleksibilitas yang dapat disesuaikan memungkinkan robot untuk menyesuaikan kekakuan berdasarkan tugas yang sedang dilakukan, yang sebelumnya telah terbukti sulit untuk diimplementasikan dengan desain sederhana.

Hanqing Jiang adalah profesor teknik mesin di universitas dan penulis utama makalah yang berjudul “In Situ Stiffness Manipulation Using Elegant Curved Origami.” Karya ini diterbitkan di Science Advances.

“Penggabungan struktur origami yang melengkung ke dalam desain robot menyediakan kemungkinan luar biasa dalam fleksibilitas yang dapat disesuaikan, atau kekakuan, sebagai konsep komplementer,” kata Jiang. “Fleksibilitas tinggi, atau kekakuan rendah, mirip dengan pendaratan lembut yang dinavigasi oleh seekor kucing. Fleksibilitas rendah, atau kekakuan tinggi, mirip dengan melakukan lompatan keras dengan sepasang sepatu bot yang kaku.”

Perbedaan Operasional

Jiang membandingkan perbedaan operasional yang ditawarkan oleh struktur origami yang melengkung dengan mobil olahraga versus kendaraan yang lebih fokus pada kenyamanan.

“Mirip dengan beralih antara mode mobil olahraga ke mode berkendara yang nyaman, struktur origami yang melengkung ini akan menawarkan kemampuan untuk beralih antara mode lembut dan keras secara on-demand tergantung pada bagaimana robot berinteraksi dengan lingkungan,” katanya.

Dalam bidang robotika, ada beberapa mode kekakuan seperti kekakuan tinggi, yang sangat penting untuk mengangkat beban berat. Fleksibilitas tinggi digunakan untuk penyerapan dampak, dan kekakuan negatif, yang merupakan kemampuan untuk melepaskan energi yang disimpan seperti pegas, digunakan untuk sprint.

Fleksibilitas On-Demand

Untuk robot yang memerlukan kekakuan, mereka sering kali berukuran besar. Namun, struktur origami yang melengkung memungkinkan mereka untuk beroperasi pada skala kekakuan yang diperluas, yang berarti fleksibilitas on-demand.

Penelitian tim ini berfokus pada menggabungkan energi lipatan pada lipatan origami dengan panel bending, yang disesuaikan dengan bergerak sepanjang beberapa lipatan antara dua titik. Dengan struktur origami yang melengkung, satu robot dapat melakukan berbagai gerakan. Misalnya, tim mengembangkan robot renang yang memiliki sembilan gerakan berbeda, seperti cepat, lambat, sedang, linier, dan rotasional. Untuk mencapai gerakan ini, lipatan hanya perlu disesuaikan.

Selain robotika, prinsip-prinsip yang ditetapkan dalam penelitian ini dapat membantu merancang metamaterial mekanik dalam industri elektromagnetik, otomotif, dan aerospasial. Ini juga dapat membuktikan diri berguna dalam pembuatan perangkat biomedis.

“Keindahan dari pekerjaan ini adalah desain lipatan yang melengkung, dan setiap lipatan yang melengkung sesuai dengan fleksibilitas tertentu,” kata Jiang.

Penulis lain yang berkontribusi pada penelitian ini termasuk Hanqing Jiang, Zirui Zhai, dan Lingling Wu dari Sekolah Teknik.