Исследователи создали реконфигурируемого робота из самораскрывающихся материалов киригами

Исследователи из Университета штата Северная Каролина, финансируемые Национальным научным фондом, продемонстрировали, как роботы, вдохновлённые киригами, могут использоваться для создания тонких листов материала, которые автоматически преобразуются в новые 2D-формы и 3D-структуры в ответ на воздействия окружающей среды.

Немного об идее

Киригами - это художественная форма, в которой один лист бумаги разрезается и складывается для создания новых форм и структур. «Знания, полученные в рамках этого проекта, будут способствовать развитию множества технологий, включая мягкую робототехнику и развертываемые конструкции, в которых реконфигурируемые материалы являются конструктивными элементами для растягиваемой электроники, электронных оболочек и устройств для выработки электроэнергии», - говорит Нахия Гулборн, директор программы в Гражданском отделе NSF.

Исследование обогащает библиотеку трехмерных конформаций формы, объединяя геометрию и механику при помощи мастерства киригами и мягких функциональных материалов. Исследователи создали множество роботизированных устройств в качестве подтверждения концепции функционирования подхода, что показано в этом видео:

Статья в журнале «Известия Национальной академии наук» кратко описывает исследование. Более подробную информацию можно найти в пресс-релизе штата Северная Каролина.

Способ реализации

«Это первый известный нам случай, когда двумерные модели киригами автономно преобразуются в четкие трехмерные структуры без механического воздействия», - говорит Джи Инь из NC State, автор статьи. «Вместо этого мы воздействуем на него с помощью тепла, и материал сам видоизменяется».

Новая концепция «активного киригами» основана на трехслойном материале, состоящем из двух внешних слоев, которые не реагируют на нагрев, и полимерного слоя в середине, который сжимается при воздействии тепла. Форма и структура материала контролируются двумя способами.

Сквозные прорези, которые пронизывают все три слоя, контролируют диапазон движения материала. Потоки тепла, которые проникают во внешние слои и обнажают термочувствительный полимер, контролируют угол и направление складывания материала, а также степень его изменения. Когда материал складывается, он открывает сквозные прорези, видоизменяя форму листов в 2D или 3D дизайны.