Вдохновленные искусством складывания бумаги оригами, инженеры нашли способ превратить одну пластиковую кубическую конструкцию в более чем 1000 конфигураций, используя всего три активных двигателя.
Инженеры Университета штата Северная Каролина, вдохновленные искусством складывания бумаги оригами, нашли способ превратить одну пластиковую конструкцию в виде куба в более чем 1000 конфигураций, используя всего три активных двигателя.
Полученные результаты могут проложить путь к созданию искусственных систем, изменяющих форму, которые могут выполнять множество функций и даже нести нагрузку - например, универсальных роботизированных конструкций, используемых в космосе.
"Вопрос, который мы задаем, заключается в том, как получить несколько универсальных форм с наименьшим количеством приводов, приводящих в действие изменение формы", - сказал Цзе Инь, адъюнкт-профессор механики и аэрокосмической инженерии и соавтор статьи, описывающей работу.
"Здесь мы используем иерархическую концепцию, наблюдаемую в природе, - например, слоистые мышечные волокна, - но с пластиковыми кубиками, чтобы создать робота-трансформера".
Исследователи из штата Северная Каролина собрали полые пластиковые кубики с помощью 3D-принтера и соединили 36 из них с помощью вращающихся шарниров; некоторые шарниры были закреплены металлическими штифтами, в то время как другие приводились в действие по беспроводной сети с помощью двигателя.
Исследователи смогли придать кубикам более 1000 форм, используя всего три активных двигателя. Эти формы включали сооружения, похожие на туннели, мосты и даже многоэтажную архитектуру.
Боты-трансформеры без привязи могут двигаться вперед, назад и вбок - без опор - просто контролируя способы изменения формы конструкции.
Боты также могут относительно быстро превращаться из плоских или полностью открытых в коробчатые формы большего размера, в куб или полностью закрытые.
Боты также могут нести груз, примерно в три раза превышающий их собственный вес.
Далее исследователи попытаются сделать ботов-трансформеров еще лучше.
"Мы хотим создать более прочную конструкцию, способную выдерживать большие нагрузки", - сказал Янбин Ли, аспирант из штата Северная Каролина и соавтор статьи.
"Если нам нужна форма автомобиля, например, как нам спроектировать первую конструкцию, которая может трансформироваться в форму автомобиля? Мы также хотим протестировать наши конструкции в реальных приложениях, таких как космические роботы".
"Мы думаем, что их можно использовать в качестве развертываемых, настраиваемых космических роботов и сред обитания", - сказал Антонио Ди Лалло, аспирант из штата Северная Каролина и соавтор статьи.
"Он модульный, поэтому вы можете отправить его в космос и собрать как убежище или среду обитания, а затем разобрать".
"Пользователям должно быть легко собирать и управлять ими", - сказал Инь.
Хао Су, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической инженерии, является соавтором статьи. Цзюньси Чжу, аспирант университета Северной Каролины, и Иньдин Чи, бывший аспирант университета Северной Каролины, также являются соавторами статьи.
Результаты исследования опубликованы в Nature Communications. Финансирование исследования было предоставлено Национальным научным фондом в рамках грантов CMMI-2005374, CMMI-2126072 и 2231419.
