Команда исследователей из Университета Механики Иллинойса (University of Illinois Mechanical Science), инженеры-профессора и студенты опубликовали работу в журнале Smart Materials and Structures, где рассказали как оригами-структура, основывающаяся на биологических моделях, может использоваться для создания ползающего робота.

Доценты Эйми Висса (Aimy Wissa) и Самех Тавфик (Sameh Tawfick) вместе с аспирантом Александером Пагано (Alexander Pagano) и студентами Тонгкси Ян (Tongxi Yan) и Брайаном Чином (Brian Chien) использовали принцип складывания оригами для конструирования и запуска механизмов для возможной интеграции с небольшими, масштабируемыми и дешевыми роботами, а также развертываемыми адаптивными структурами.

Тавфик сказал, что они были вдохновлены общей идеей быстрого передвижения пластичных организмов, таких как Венерина мухоловка и жгутиковая бактерия. Оба вида для этого используют гибкость своих тел, что позволяет им экономить энергию.
«В этой статье представлен проект ползающего биотехнического робота», — сказала Висса. — «Робот использует свои части из оригами, чтобы имитировать походку и сегментные свойства земляных червей, и структуру направляющего материала для имитации щетинок, которые предотвращают проскальзывание назад».

Разработчики исследовали концепцию использования складывающихся объектов с помощью метода складывания цилиндрического оригами Крезлинга, который представляет собой несимметричную с боков башню с полигональным основанием. Эта башня оригами благодаря своей форме может сжиматься и раздвигаться. Они также использовали изменчивость продольного изгиба для того, чтобы робот мог передвигаться на большое расстояние, прикладывая небольшие усилия. В их дизайне скелет, выполненный из башни оригами, используется как механизм для преобразования вращения двигателя в быстрое расширение и сжатие червячного робота. Этот механизм позволяет роботу ползать. Он может идти вперед и поворачиваться влево и вправо, вытягиваясь в сторону и подползая к ней остальным телом.

«Способность создавать функциональную и геометрически сложную трехмерную механическую систему из плоского листа открывает интересные возможности в области робототехники для дистанционных, автономно развертываемых систем или недорогих интегрированных двигательных аппаратов», — пишут они.

Считается, что их математический анализ, использующий идею подвижных складок для анализа изгиба стенок у башен из оригами в стиле Креслинга, первый в своем роде. Эта конфигурация имеет преимущество в силу меньшего потребления энергии и позволяет управлять движением с открытым циклом.

«В работе, представленной в этой статье, используется опыт команды в области проектирования архитектурных материалов и биотехнической робототехники», — сказала Висса. «Мы планируем продолжить работу над нашим проектом для разработки, моделирования и тестирования биомодульных роботов, способных передвигаться в нескольких режимах».

Источник: ScienceDaily