Ученые сложили робота по правилам оригами: получилась жесткая и гибкая конструкция
Древнее искусство оригами вдохновило робототехников.
Оригами — древнее азиатское искусство складывания бумаги для создания трехмерных декоративных форм, может стать ценным источником вдохновения для создания модульных роботизированных структур.
Исследователи из Университета Гуанчжоу, Университета Яншань и других университетов Китая создали робота, построенного из серии трубок. Эти трубки сложены на основе специфической складки оригами, известной как складка Миуры. Робот может сжиматься, растягиваться и изгибаться по определенным схемам для выполнения различных задач.
Одна из проблем мягкой роботики заключается в том, что обычная трубка гнется с избыточным числом степеней свободы и ее движения трудно программировать. Поэтому такие трубки делают гофрированными, чтобы трубка гнулась только в фиксированном числе мест. Но вот как именно делать наилучшее «гофрирование» до сих пор не очень понятно. Оказалось, что оригами очень хорошо для этого подходит: оно позволяет сразу сложить складчатую трубку.
«Складывание плоского листа по определенному шаблону может сформировать трехмерную трубку оригами, которая, как было доказано, демонстрирует уникальные механические свойства и имеет широкое инженерное применение», — рассказали создатели робота.
Складка Миуры - это схема оригами, которая позволяет так сложить плоскую поверхность, что она складывается и раскрывается одним движением и при этом сохраняет жесткость. Она была разработана японским астрофизиком Корё Миурой и используется, например, для складывания солнечных панелей космических кораблей.
В рамках исследования ученые использовали эту складку для создания гибких трубок, которые послужили основой для их робота. Трубки сделаны из листа поливинилхлорида (ПВХ), прочного материала, который используется для создания медицинских приборов, труб и изоляции для кабелей.
Этот материал имеет высокую устойчивость при изгибе и сжатии. В результате трубки, служащие основой модульного робота, могут сжиматься и скручиваться, не ломаясь.
Чтобы оценить жизнеспособность своей конструкции и прочность структур оригами, на которых она основана, исследователи создали прототип робота из трех гибких трубчатых модулей. Этот робот может складываться, уменьшая свои размеры, и изгибаться в любую сторону.
Ученые оценили прототип в серии экспериментов и показали, что он плотно стыкуется со своим основанием в узком пространстве, и, если его снабдить магнитным захватом, успешно поднимает предметы.
Конструкция на основе оригами может быть использована и для создания других роботов, способных эффективно решать реальные задачи.