我國科學家受折紙啟發開發3D打印軟機器人

魔猴君  行業資訊   1526天前

來自中國的研究人員受到折紙結構和材料的啟發，使他們走向更復雜的機器人技術，如最近出版的“折紙彈簧啟發的超材料和機器人：完全可編程機器人的嘗試”所述。從創新的手術器械到工程，天線甚至折疊機器人的可擴展應用，這并不是我們第一次看到折紙啟發的作品。在這項研究中，研究人員遠遠超出了折疊精美紙的技巧，他們試圖將材料編程到機器人系統中。這意味著不僅要檢查3D可打印性，還要檢查可折疊性和所需的機械性能。

研究人員解釋說：“除力學方法外，折紙藝術由于其可折疊性，可展開性，靈活性，無標度的幾何形狀以及可編程的重新配置，現在也被接受為機械超材料設計的直觀而富饒的靈感。”先前的研究已經產生了微型機器人，軟機器人，用于醫療任務的可攝取機器人，兼容模塊，醫療設備，抓手等。

該團隊從可折疊的折紙彈簧開始，然后發展到超材料角色-探索從折疊的幾何形狀獲得的屬性。最終，由于3D打印材料根據需要折疊，他們的原型能夠爬行行為。

將折紙模型轉換為完全可編程的機器人系統的流程圖。

可折疊彈簧的靈感來自一個折疊并扭曲成均勻直角三角形的紙矩形。

紙彈簧的幾何形狀從折痕變為螺旋形

研究人員解釋說：“從俯視圖看，當紙彈簧展開時，彈簧的寬度呈螺旋形收縮，風扇之間的重疊區域增大，直到完全重疊為止。”

可折疊紙彈簧的內在特質機制：（a）狀態＃1-＃2：高度可逆的可壓縮性，（b）狀態＃2-＃3：在橫向壓縮和縱向拉伸性之間具有良好的可切換性，以及（c）狀態＃4：曲線部署。

折紙啟發的彈簧超材料的數字制作流程圖

使用他們自己的定制3D打印機，PLA和0.3mm FDM噴嘴，他們能夠“數字化折紙風格的彈簧超材料。”他們能夠創造出一種柔軟的抓手，事實證明該抓手是“完全3D可打印的”，并且有助于拾取形狀更不規則的物體。

折紙啟發的彈簧超材料及其彈性

總體而言，該團隊能夠采用3D打印作為具有所需機械性能的可編程控制方法，從而克服了有關可打印性，可折疊性以及更好的耐損傷性的任何障礙。成功制造了兩種類型的軟機器人，包括它們的“爬行機器人”。

具有高度可逆的可壓縮臂的全軟機械手：（a）具有三指抓具的全軟機械手。 （b）拾取并放置紙箱。 （c）拾起并放置一個塑料袋

一種蠕動爬行機器人，具有由曲線展開引起的波動運動。 （a）完全壓縮狀態； （b）伸長狀態； （c）完全曲線展開； （d）開始壓縮； （e）壓縮狀態；和（e）完全壓縮狀態

隨著3D打印，4D打印和超材料的使用通過全球研究而繼續擴大，通過諸如數字制造等更先進的技術，軟機器人技術也變得越來越有可能，從而帶來了包括仿生軟機器人，集成致動器和機器人在內的各種創新。甚至游泳柔軟的機器人。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guoneidongtai/39635.html