Structurile origami duc la o rigiditate reglabilă la roboți

O nouă cercetare de la Universitatea de Stat din Arizona demonstrează cum structurile origami curbate pot duce la flexibilitate reglabilă la roboți. Flexibilitatea reglabilă permite unui robot să-și ajusteze rigiditatea în funcție de sarcina la îndemână, care în trecut s-a dovedit a fi dificil de implementat cu modele simple.

Hanqing Jiang este profesor de inginerie mecanică la universitate și autor principal al lucrării intitulate „In Acolo Manipularea rigidității folosind origami curbat elegant.” Lucrarea a fost publicată în Avansuri de știință.

„Încorporarea structurilor curbate origami în designul robotizat oferă o posibilitate remarcabilă în flexibilitate reglabilă sau rigiditate, ca concept complementar”, a spus Jiang. „Flexibilitatea ridicată sau rigiditatea scăzută este comparabilă cu aterizarea moale navigată de o pisică. Flexibilitatea scăzută sau rigiditatea ridicată este similară cu executarea unui salt greu într-o pereche de cizme rigide.”

Diferența operațională

Jiang a comparat diferența operațională oferită de origami curbat cu cea a mașinilor sport față de vehiculele mai concentrate pe confort.

„Asemănător trecerii de la un mod de mașină sport la un mod de rulare confortabil, aceste structuri origami curbate vor oferi simultan capacitatea de a comuta la cerere între modurile soft și hard, în funcție de modul în care roboții interacționează cu mediul”, a spus el.

În domeniul roboticii, există diferite moduri de rigiditate, cum ar fi rigiditatea ridicată, care este crucială pentru ridicarea greutăților grele. Se bazează pe o flexibilitate ridicată pentru absorbția impactului, iar rigiditatea negativă, care este capacitatea de a elibera energia stocată ca un arc, este folosită pentru sprint.

Flexibilitate la cerere

Pentru roboții care necesită rigiditate, aceștia sunt adesea voluminosi. Cu toate acestea, origami curbat le permite să funcționeze la o scară extinsă de rigiditate, ceea ce înseamnă flexibilitate la cerere.

Cercetarea echipei s-a concentrat pe combinarea energiei de pliere la cutele origami cu îndoirea panoului, care este reglată prin deplasarea de-a lungul mai multor cute între două puncte. Cu origami curbat, un singur robot este capabil să efectueze diverse mișcări. De exemplu, echipa a dezvoltat un robot de înot care are o gamă de nouă mișcări diferite, cum ar fi rapidă, lentă, medie, liniară și rotativă. Pentru a realiza oricare dintre acestea, cutele trebuie doar ajustate.

Pe lângă robotică, principiile stabilite în cercetare ar putea ajuta la proiectarea metamaterialelor mecanice în industriile electromagnetice, auto și aerospațiale. De asemenea, s-ar putea dovedi a fi util în crearea de dispozitive biomedicale.

„Frumusețea acestei lucrări este că designul cutelor curbate și fiecare cută curbată corespunde unei anumite flexibilități”, a spus Jiang.

Alți autori care au contribuit la cercetare includ Hanqing Jiang, Zirui Zhai și Lingling Wu de la Școala de Inginerie.