自折疊式Rollbot為完全不受束縛的軟機器人鋪平了道路

如今，大多數軟機器人都依靠外部電源和控制，從而將它們束縛于機外系統或由硬質組件操縱。現在，哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院(SEAS)和加州理工學院的研究人員開發了受折紙啟發的軟機器人系統，該系統可以響應外部刺激而移動和改變形狀，從而為完全不受束縛的軟機器人。

這項研究發表在《科學機器人》上。

SEAS漢斯·喬治·懷斯生物啟發工程學教授，合著者之一詹妮弗·劉易斯說：“將活性材料整合到3D打印物體中的能力使設計和制造全新類別的軟機器人物質成為可能。”研究。

研究人員轉向折紙來創建多功能軟機器人。通過順序折疊，折紙可以在單個結構中編碼多種形狀和功能。研究團隊使用被稱為液晶彈性體的材料在受熱時會變形，從而3D打印兩種類型的軟鉸鏈，這些鉸鏈在不同溫度下折疊，因此可以編程為按特定順序折疊。

“通過我們的3-D打印主動鉸鏈方法，我們可以在溫度響應，鉸鏈可施加的扭矩，彎曲角度和折疊方向方面實現完全可編程。我們的制造方法有助于將這些主動組件與其他材料集成在一起。” SEAS研究生院和文理學院研究生院Arda Kotikian說，該論文的第一作者。

“使用鉸鏈使編程機器人功能和控制機器人如何改變形狀變得更加容易。您無需對軟機器人的整個身體進行難以預測的變形，而只需要對機器人的幾個小區域進行編程即可。您的結構將響應溫度的變化，”加州理工學院的研究生，該論文的第一作者之一康納·麥克馬漢(Connor McMahan)說。

為了演示這種方法，Kotikian，McMahan和他的團隊構建了幾種軟設備，其中包括一個無繩的軟機器人，綽號為“ Rollbot”。Rollbot開始時是一塊平板，長約8厘米，寬約4厘米。當放置在約200°C的高溫表面上時，一組鉸鏈會折疊，并且機器人會卷曲成五角形的輪子。

另一組鉸鏈嵌入車輪的五個側面。鉸鏈與高溫表面接觸時會折疊，從而推動車輪轉向下一個鉸鏈折疊的下一個側面。當它們從熱表面滾落時，鉸鏈會展開并為下一個周期做好準備。