Zainspirowani origami – japońską sztuką składania papieru – naukowcy z North Carolina State University znaleźli sposób, aby zmechanizowana struktura o kształcie sześcianu mogła przekształcić się w ponad 1000 różnych konfiguracji przy użyciu mniej niż trzech stopni swobody ruchu siłowników.
– Zadajemy sobie pytanie, w jaki sposób można uzyskać szereg wszechstronnych kształtów przy użyciu jak najmniejszej liczby siłowników. [...] Wykorzystujemy hierarchiczną koncepcję zaobserwowaną w naturze, taką jak warstwowe włókna mięśniowe, ale z plastikowymi kostkami, zaadaptowaną na potrzeby budowy transformującego się robota – mówił adiunkt inżynierii mechanicznej i lotniczej Jie Yin.
Naukowcy z NC State za pomocą drukarki 3D przygotowali 36 pustych, plastikowych kostek, które następnie połączyli obrotowymi zawiasami. Niektóre zawiasy sczepiono metalowymi kołkami, umożliwiając swobodę ruchu, inne zaś wyposażono w siłowniki. Algorytmy kombinatoryczne oparto o hierarchiczną organizację siłowników i zawiasów. Tym sposobem udało się wygenerować ponad tysiąc możliwych kształtów, w które układały się kostki. Ponadto na podstawie zaprogramowanych sekwencji opracowano sposób poruszania się całej struktury do przodu, do tyłu i na boki. Tak funkcjonujący robot jest w stanie przenosić ładunki trzykrotnie cięższe od masy własnej. Docelowo w oparciu o opracowaną metodologię ma być możliwa budowa samorozkładających się konstrukcji, mogących zapewnić schronienie lub przestrzeń roboczą.
news.ncsu.edu
Li, Y., Di Lallo, A., Zhu, J. et al.: Adaptive hierarchical origami-based metastructures. Nat Commun 15, 6247 (2024)
