厘米長的折紙機器人

在最近舉行的機器人與自動化國際會議上，麻省理工學院的研究人員展示了一種可打印的折紙機器人，它在加熱時可以從一塊塑料片上折疊起來，從前到后測量大約一厘米。

機器人只能稱重三分之一克，可以游泳，爬坡，穿越崎嶇的地形，并承受兩倍的重量。除自折疊塑料板外，機器人唯一的部件是固定在其背面的永久磁鐵。它的運動受外部磁場控制。

麻省理工學院電子工程和計算機科學研究生以及機器人的聯合開發人員之一辛西婭·朗(Cynthia R. Sung)說：“整個步行運動都融入了機器人的機械結構中。” “在之前的[折紙]機器人中，他們不得不設計電子設備和電機來驅動車身本身。”

在描述機器人的紙上加入Sung是她的顧問，Daniela Rus，麻省理工學院電氣工程和計算機科學系的Andrew和Erna Viterbi教授; 第一作者Shuus Miyashita，羅斯實驗室的博士后; Steven Guitron剛從麻省理工學院獲得機械工程學士學位; 和慕尼黑工業大學的Marvin Ludersdorfer。

神奇的航程

機器人的設計是由一個假設的應用程序推動的，其中將微小的材料片注入人體，導航到干預部位，折疊起來，當他們完成指定的任務時，溶解。為此，研究人員用液體可溶性材??料制作原型。一個原型機器人幾乎完全溶解在丙酮中(永久磁鐵仍然存在); 另一種產品含有可溶于水的成分。

“我們完成從出生到生命，活動和生命結束的循環，”Miyashita說。“圈子關閉了。”

在所有研究人員的原型中，自折疊片有三層。中間層總是由聚氯乙烯組成，聚氯乙烯是一種常用于管道管道的塑料，在加熱時會收縮。在丙酮可溶的原型中，外層是聚苯乙烯。

通過激光切割機切入外層的狹縫引導折疊過程。如果在片材的相對側上的兩個狹縫具有不同的寬度，則當中間層收縮時，它迫使較窄的狹縫的邊緣在一起，并且片材在相反的方向上彎曲。在他們的實驗中，研究人員發現這張紙將在大約150華氏度時開始折疊。

一旦機器人將自己折疊起來，正確地將磁場施加到其背面的永磁體上會導致其身體彎曲。機器人的前腳和地面之間的摩擦力非常大，以至于前腳保持固定而后腳抬起。然后，另一個磁場序列導致機器人的身體稍微扭曲，這打破了前腳的粘連，機器人向前移動。

外部控制

在他們的實驗中，研究人員將機器人放置在一個矩形平臺上，每個角上都有一個電磁鐵。他們能夠迅速改變電磁鐵場的強度，使機器人每秒可以移動近四個體長。

除了機器人的液體可溶性版本外，研究人員還制作了一個外層導電的原型。受到Rus和Miyashita 早期工作的啟發，研究人員設想一個微小的導電機器人可以充當傳感器。與其他物體接觸 - 無論是機械系統中的化學沉積物還是微生物或體內細胞 - 都會以特有的方式破壞通過機器人的電流，并且電信號可以傳遞給操作人員。

研究機器人技術的康奈爾大學機械和航空航天工程教授霍德利普森說：“制造小型機器人尤其具有挑戰性，因為你不僅要采用現成的部件并將它們連接在一起。” “這是一個具有挑戰性的機器人角度，他們已經能夠解決它。”

“他們使用數字制造技術，以便將制造業的智能嵌入到材料中，”Lipson補充道。“我認為他們描述的技術可以擴展到越來越小的尺寸，因此它們絕不會達到極限。