Origami-inspireret selvlåsende foldbar robotarm

Et forskerhold ved Seoul National University ledet af professor Kyu-Jin Cho har udviklet en origami-inspireret robotarm, der kan foldes, selvmonterende og også meget stiv. (Forskerne inkluderer Suk-Jun Kim, Dae-Young Lee, Gwang-Pil Jung, Professor i SeoulTech)

De udviklede en ny robotarm ved hjælp af et koncept med variabel stivhed. Robotarmen gjorde det muligt at ændre formen med en enkelt ledning, og dermed øge muligheden for praktisk brug af origamistrukturen. Robotarmen er let, og kan foldes fladt og strække sig som en automatisk paraply og bliver endda øjeblikkeligt stiv.

Nøgleprincippet er et sammenklappeligt skab, og det gør det muligt for robotarmen at overvinde ulemperne ved origami-inspirerede strukturer, der er svære at modstå ydre kræfter og er svære at betjene let.

Den variable stivhedsmekanisme er baseret på et origami -princip om vinkelret foldning; to vinkelrette foldelinjer begrænser hinandens bevægelse. Ved at bruge dette princip, en sekskantet struktur (40X40X100 mm), der vejer mindre end 30 g, kan modstå mere end 12 kg trykbelastning. På den anden side, skabe kan let låses op, og strukturen foldes fladt ved at trække i en enkelt ledning med en lille kraft.

Fordelene ved den foldbare robotarm kan maksimeres, når den er fastgjort til droner, hvor vægten og størrelsesbegrænsningerne er de mest ekstreme. I videoen, dronen folder robotarmen ud, tager en genstand op i grøften, og film træerne. Når robotarmen ikke er i brug, den foldes fladt for bekvem manøvrering, let start og landing. Den foreslåede mekanisme til variabel stivhed kan anvendes på andre typer robotter og strukturer i ekstreme miljøer, såsom polarområde, ørken, undervands, og plads.

Professor Cho sagde, "Bløde robotter har store fordele i deres fleksible bevægelse, men de har en begrænsning ved, at de ikke kan understøtte høj belastning uden deformation. Denne robotarm anvender den variable stivhedsteknologi, som vinder fordele ved både stive og bløde robotter. Med denne ejendom, robotarmen kan foldes flad, når den ikke er i brug, og kan være stiv, når det er nødvendigt. Ud over, armen er lavet af komposit af hårdt ripstop -stof og specialhåndteret stærk PET -film til praktisk brug. "

Forskningen vil blive offentliggjort i 16. udgave af Science Robotics som forsideartikel den 14. marts, 2018.

Hvordan kan robotarmen foldes og udfolde sig med en enkelt ledning? Trådbanen er designet til at låse op for mekanismen med variabel stivhed i rækkefølge og derefter folde armen med tråden. Når tråden trækkes med en motor, kraften til at låse op for mekanismen med variabel stivhed og kraften til at folde armen forekommer samtidigt. Når skabe er klemt inde i modulet, den variable stivhedsmekanisme bevæger sig og låser strukturen op, gør det fleksibelt at blive foldet fladt. Derefter begynder robotarmen at folde. Denne tråddrevne aktivering har en stor fordel i skalerbarhed. Det kan ikke kun anvendes på et modul, men også på en serielt forbundet arm som vist i videoen. Når tråden er viklet op, modulet forlænges med gummibånd installeret indeni, og skabene installeres af magneterne.