Origami strukture vodijo do nastavljive togosti pri robotih

Nova raziskava z univerze Arizona State dokazuje, kako lahko ukrivljene origami strukture vodijo do nastavljive prožnosti pri robotih. Nastavljiva prilagodljivost omogoča robotu, da prilagodi svojo togost glede na nalogo, ki jo opravlja, kar se je v preteklosti izkazalo za težko izvedljivo s preprostimi oblikami.

Hanqing Jiang je profesor strojništva na univerzi in glavni avtor prispevka z naslovom »In Situ Manipulacija togosti z uporabo elegantnega ukrivljenega origamija.« Delo je bilo objavljeno v Znanost Predplačila.

"Vključitev ukrivljenih origami struktur v robotsko zasnovo zagotavlja izjemno možnost nastavljive prožnosti ali togosti kot njegovega dopolnilnega koncepta," je dejal Jiang. »Visoka prožnost ali majhna togost je primerljiva z mehkim pristankom, ki ga krmari mačka. Nizka prožnost ali visoka togost je podobna izvedbi trdega skoka v paru togih škornjev.”

Operativna razlika

Jiang je primerjal operativno razliko, ki jo ponuja ukrivljeni origami, s tisto pri športnih avtomobilih v primerjavi z vozili, ki so bolj osredotočena na udobje.

"Podobno kot preklapljanje med načinom športnega avtomobila in načinom udobne vožnje, bodo te ukrivljene origami strukture hkrati nudile možnost preklapljanja med mehkim in trdim načinom na zahtevo, odvisno od tega, kako roboti komunicirajo z okoljem," je dejal.

Na področju robotike obstajajo različni načini togosti, kot je visoka togost, ki je ključnega pomena za dvigovanje težkih bremen. Za blaženje udarcev se zanaša na visoko prožnost, za šprint pa se uporablja negativna togost, ki je sposobnost sprostitve shranjene energije kot vzmet.

Prilagodljivost na zahtevo

Roboti, ki zahtevajo togost, so pogosto zajetni. Vendar pa ukrivljeni origami omogoča, da delujejo na razširjeni lestvici togosti, kar pomeni prilagodljivost na zahtevo.

Raziskava ekipe se je osredotočila na združevanje energije zgibanja pri origami gubah z upogibanjem plošče, ki se uravnava s premikanjem po več gubah med dvema točkama. Z ukrivljenim origamijem je en sam robot sposoben izvajati različne gibe. Ekipa je na primer razvila plavalnega robota, ki ima nabor devetih različnih gibov, kot so hitro, počasno, srednje, linearno in rotacijsko. Da bi dosegli kar koli od tega, je treba le prilagoditi gube.

Poleg robotike bi lahko načela, predstavljena v raziskavi, pomagala pri oblikovanju mehanskih metamaterialov v elektromagnetni, avtomobilski in vesoljski industriji. Prav tako bi se lahko izkazalo za koristno pri ustvarjanju biomedicinskih naprav.

"Lepota tega dela je, da oblikovanje ukrivljenih gub in vsaka ukrivljena guba ustreza določeni fleksibilnosti," je dejal Jiang.

Drugi avtorji, ki sodelujejo pri raziskavi, so Hanqing Jiang, Zirui Zhai in Lingling Wu iz Inženirske šole.