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折紙激發(fā)了3D打印TWISTER機(jī)器人的發(fā)展

隨著3D打印技術(shù)擴(kuò)展了機(jī)器人可能的結(jié)構(gòu)和功能的范圍，特別是軟機(jī)器人開(kāi)始對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新。折紙是工程師不斷回顧的一個(gè)靈感來(lái)源，最近由俄亥俄州凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于日本古代折疊藝術(shù)的新型3D打印機(jī)器人項(xiàng)目。

該項(xiàng)目由CWRU機(jī)械和航天工程北德杰出助理教授Kiju Lee和她的實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)。Lee的團(tuán)隊(duì)從使用紙機(jī)器人的初步試驗(yàn)轉(zhuǎn)移到可以彎曲，收縮，延伸和扭曲的完全3D打印模型的開(kāi)發(fā)。這個(gè)新機(jī)器人被稱為TWISTER（TWISted TowEr Robot）。

這個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目的具體起點(diǎn)是日本藝術(shù)家立花美雄（Mihoko Tachibana）的作品。這個(gè)團(tuán)隊(duì)看到了這個(gè)結(jié)構(gòu)的潛力，這個(gè)結(jié)構(gòu)是由多個(gè)折紙部分組成的塔，將被用于可以有廣泛應(yīng)用的機(jī)器人的設(shè)計(jì)中。

早期使用紙折疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行的工作試驗(yàn)看到，Lee的團(tuán)隊(duì)將三個(gè)塔的小版本添加到一個(gè)更大的塔的一端，并操縱它們像三個(gè)相對(duì)的手指一樣抓取。不同大小的貨物，如雞蛋或水果，被用來(lái)觀察結(jié)構(gòu)如何支撐它們并移動(dòng)它們。研究小組發(fā)現(xiàn)，指狀元素能夠通過(guò)重新分配并相應(yīng)地變形來(lái)吸收額外的力量。

這種可變形性是TWISTER等軟機(jī)器人項(xiàng)目比傳統(tǒng)機(jī)器人更重要的優(yōu)勢(shì)之一，在這種情況下，它將使這項(xiàng)技術(shù)在許多非常有用的方法中得到應(yīng)用。例如，由于其能夠以其能夠支持和操作物體的能力，機(jī)器人不需要任何額外的傳感器來(lái)檢測(cè)力量并自行調(diào)整。因此必要的人工干預(yù)量大大減少。

軟機(jī)器人的另一個(gè)好處是它們的安全性得到提高。據(jù)Lee介紹，“這個(gè)機(jī)器人的可能性是脆弱的物體操縱和直接的人機(jī)交互，因?yàn)檫@些機(jī)器人是柔軟和安全的。”

3D打印使復(fù)雜的形狀和高度復(fù)雜的基于折紙的結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成為可能。每個(gè)TWISTER bot由多層規(guī)則的多邊形組成：三角形，六邊形和八邊形，形成一個(gè)管狀的塔形。 Lee目前使用電纜驅(qū)動(dòng)來(lái)控制她的創(chuàng)作，但她也研究了使用形狀記憶合金使其更加自主的可能性。

Lee一直在與醫(yī)療專業(yè)人士進(jìn)行談判，討論如何將TWISTER機(jī)器人小型化以便將其插入體內(nèi)，進(jìn)行一些微創(chuàng)手術(shù)。李說(shuō)：“腹腔鏡手術(shù)通常需要一些堅(jiān)硬的部分，并從外部控制他們的運(yùn)動(dòng)造成對(duì)組織的壓力。"

如果項(xiàng)目進(jìn)一步發(fā)展，這些創(chuàng)新的小機(jī)器人甚至可能完全離開(kāi)地球。據(jù)李說(shuō)，“因?yàn)榛鸺\(yùn)輸?shù)某杀荆讶魏螙|西放到太空，體積和重量是至關(guān)重要的。這個(gè)機(jī)器人是完全可折疊的，相比于一個(gè)剛性的手臂，輕巧緊湊”。

編譯自：3ders.org