彎曲折紙為機器人提供了新的剛度到柔性范圍
指南:彎曲折紙結構的新研究對機器人的發展產生了重大影響,提供了基于調整剛度功能的能力的可調靈活性,這在歷史上是很難使用簡單的設計來實現的。 美國亞利桑那州立大學機械工程學教授姜漢青解釋說:將彎曲的折紙結構融入機器人設計中,具有可調節的靈活性...
使用彎曲折紙結構的新研究對機器人的發展產生了重大影響,提供了基于功能調整剛度的可調靈活性,這在歷史上是很難使用簡單的設計來實現的。
亞利桑那州立大學機械工程教授蔣漢卿(hanqingjiang)解釋說:“將彎曲折紙結構集成到機器人設計中,為可調節的靈活性或剛度作為其互補概念提供了顯著的可能性。 高靈活性或低剛度可與貓引導的軟著陸相媲美。 低柔韌性,或高剛度,類似于在一雙硬靴上進行硬跳,“他說。
蔣是本周發表在《科學進展》雜志上的一篇論文的主要作者。 論文“采用優雅的彎曲折紙原位僵硬操作“。 “彎曲折紙可以像貓一樣增加靈活機器人動作的力量,”他說。
江也會用彎曲的折紙來比較尋求跑車的司機之間的操作差異,他們希望感受到道路的剛性,而那些尋求舒適駕駛的司機可以緩解不和諧的運動。 他說:“類似于在移動汽車模式之間切換到舒適的駕駛模式,這些彎曲的折紙結構將在軟模式和硬模式之間按需提供切換能力取決于機器人與環境之間的相互作用。
機器人需要多種剛度模式:提升需要高剛度;沖擊吸收需要高靈活性,而短軌速度正需要負剛度,或快速釋放儲存能量的能力,如彈簧。
傳統上,適應剛度方差的機械可能在標稱范圍內笨重,而彎曲折紙可以緊湊地支持擴展的剛度尺度,具有按需靈活性。 江和團隊的研究涵蓋的結構結合了折紙折痕和面板彎曲的折疊能量,通過在兩點之間切換多個彎曲折痕來調整。
彎曲折紙使單個機器人能夠執行各種動作。 該團隊開發了一款氣動游泳機器人,可以完成九種不同的運動,包括快,中,慢,直線和旋轉運動,只需調整折痕的使用。
除了機器人應用外,彎曲折紙研究原理還與電磁學、汽車和航空航天部件以及生物醫學設備領域的機械超材料設計有關。 蔣說:“這幅作品的美麗之處在于,彎曲折紙的設計非常相似,只是通過將直折痕改為彎曲折痕,每一個都對應著特定的靈活性。