Uniwersytet Stanowy NC Tworzy Roboty Zmieniające Kształt, Zainspirowane Origami

Zespół badaczy z North Carolina State University stworzył strukturę z plastikowej kostki, która jest zdolna do transformacji w ponad 1000 konfiguracji przy użyciu zaledwie trzech silników. Ten przełom może prowadzić do rozwoju wszechstronnych robotów do różnych zastosowań, szczególnie w architekturze i eksploracji kosmosu.

W swoim artykule badawczym, zespół wyjaśnia, jak wykorzystali drukarkę 3D do złożenia 36 pustych plastikowych kostek połączonych obrotowymi zawiasami. Niektóre zawiasy zostały przytwierdzone metalowymi kołkami, podczas gdy inne były zmotoryzowane. Ta konfiguracja pozwoliła strukturze przemieniać się w różnorodne kształty, w tym tunele, mosty i wielopoziomowe struktury.

Zmieniając kształt, transformujące się roboty mogą poruszać się we wszystkich kierunkach i przenosić ładunki do trzech razy większe od ich własnej wagi, a wszystko to bez potrzeby nóg.

Będące w stanie zmieniać swój kształt roboty mogą dostosować się do różnych zadań i środowisk, co czyni je potencjalnie użytecznymi w wielofunkcyjnych zastosowaniach w dziedzinach takich jak eksploracja kosmosu. Zdolność robotów do przenoszenia ładunków i zmiany kształtu w razie potrzeby mogłaby zrewolucjonizować projektowanie systemów sztucznych.

„Uważamy, że mogą być używane jako rozwijane, konfigurowalne roboty kosmiczne i siedliska” – twierdził Antonio Di Lallo, współautor artykułu. „Jest modułowy, więc można go wysłać w kosmos w płaskiej formie i złożyć jako schronienie lub siedlisko, a potem go rozebrać”.

Chociaż technologia ma ogromny potencjał, ma też pewne ograniczenia. Nośność tych struktur, zwłaszcza na większą skalę, wymaga poprawy. Obecne prototypy mają ograniczoną zdolność do obsługi znacznego ciężaru z powodu materiałów użytych do zawiasów, które oferują elastyczność kosztem wytrzymałości. Ponadto, naukowcy zauważyli trudności w pełnym wykorzystaniu możliwości zmiany kształtu dla zróżnicowanej lokomocji robotów w nieustrukturyzowanych środowiskach.

Badanie otwiera nowe drogi dla przyszłych eksploracji. „Chcemy stworzyć bardziej solidną strukturę, która może wytrzymać większe obciążenia,” stwierdził Yanbin Li, współautor artykułu, w NC State University News. „Jeśli chcemy kształtu samochodu, na przykład, jak zaprojektować pierwszą strukturę, która może przekształcić się w kształt samochodu? Chcemy również przetestować nasze struktury w prawdziwych zastosowaniach, takich jak roboty kosmiczne.”

Studium, opublikowane w Nature Communications, zostało wsparte grantami od National Science Foundation. Ten innowacyjny podejście do projektowania robotów może utorować drogę dla nowych osiągnięć w sztucznych systemach, czyniąc je bardziej dostosowalnymi i funkcjonalnymi dla różnych zastosowań.