Cấu Trúc Origami Dẫn Đến Độ Cứng Điều Chỉnh Trong Robot

Nghiên cứu mới từ Đại học Arizona State cho thấy cấu trúc origami cong có thể dẫn đến sự linh hoạt điều chỉnh trong robot. Sự linh hoạt điều chỉnh cho phép robot điều chỉnh độ cứng của mình dựa trên nhiệm vụ tại tay, điều mà trong quá khứ đã chứng minh là khó khăn khi thực hiện với các thiết kế đơn giản.

Hanqing Jiang là giáo sư kỹ thuật cơ khí tại trường đại học và là tác giả chính của bài báo có tiêu đề “In Situ Stiffness Manipulation Using Elegant Curved Origami.” Công việc này được xuất bản trong Science Advances.

“Sự kết hợp của cấu trúc origami cong vào thiết kế robot cung cấp một khả năng đáng kể trong sự linh hoạt điều chỉnh, hoặc độ cứng, như một khái niệm bổ sung,” Jiang nói. “Độ linh hoạt cao, hoặc độ cứng thấp, tương đương với việc một con mèo thực hiện một cú hạ cánh mềm. Độ linh hoạt thấp, hoặc độ cứng cao, tương tự như việc thực hiện một cú nhảy cứng trong một đôi giày cứng.”

Sự Khác Biệt Vận Hành

Jiang so sánh sự khác biệt vận hành được cung cấp bởi cấu trúc origami cong với sự khác biệt giữa xe thể thao và xe tập trung vào sự thoải mái.

“Tương tự như việc chuyển đổi giữa chế độ xe thể thao và chế độ đi xe thoải mái, những cấu trúc origami cong này sẽ đồng thời cung cấp khả năng chuyển đổi giữa chế độ mềm và cứng tùy thuộc vào cách robot tương tác với môi trường,” ông nói.

Trong lĩnh vực robot, có các chế độ độ cứng khác nhau như độ cứng cao, điều quan trọng cho việc nâng trọng lượng nặng. Độ linh hoạt cao được sử dụng cho việc hấp thụ tác động, và độ cứng âm, là khả năng giải phóng năng lượng lưu trữ như một lò xo, được sử dụng cho việc chạy nước rút.

Linh Hoạt Theo Yêu Cầu

Đối với các robot yêu cầu độ cứng, chúng thường cồng kềnh. Tuy nhiên, cấu trúc origami cong cho phép chúng hoạt động trên thang độ cứng mở rộng, có nghĩa là linh hoạt theo yêu cầu.

Nghiên cứu của nhóm tập trung vào việc kết hợp năng lượng gấp tại các nếp gấp origami với việc uốn cong bảng, được điều chỉnh bằng cách di chuyển dọc theo nhiều nếp gấp giữa hai điểm. Với cấu trúc origami cong, một robot đơn có thể thực hiện nhiều chuyển động khác nhau. Ví dụ, nhóm đã phát triển một robot bơi có khả năng thực hiện chín chuyển động khác nhau, chẳng hạn như nhanh, chậm, trung bình, tuyến tính và quay. Để thực hiện bất kỳ chuyển động nào trong số này, chỉ cần điều chỉnh các nếp gấp.

Bên cạnh lĩnh vực robot, các nguyên tắc được nêu trong nghiên cứu có thể giúp thiết kế vật liệu chuyển đổi cơ học trong các ngành công nghiệp điện từ, ô tô và hàng không. Nó cũng có thể chứng minh là hữu ích trong việc tạo ra các thiết bị y sinh.

“Điểm đẹp của công việc này là thiết kế của các nếp gấp cong, và mỗi nếp gấp cong tương ứng với một sự linh hoạt nhất định,” Jiang nói.

Các tác giả đóng góp khác cho nghiên cứu bao gồm Hanqing Jiang, Zirui Zhai và Lingling Wu từ Trường Kỹ thuật.