Робот-червяк из оригами на магнитных приводах

Изготовление основы оригами. Предоставлено: Джин и др.*

Био-вдохновленные роботы, роботизированные системы, которые имитируют внешний вид, движения и / или функции конкретных биологических систем, могут помочь более эффективно и надежно решать реальные проблемы. За последние два десятилетия робототехники представили все большее число этих роботов, некоторые из которых черпают вдохновение в плодовых мушках, червях и других мелких организмах.

Исследователи из Китайского нефтяного университета (Восточный Китай) недавно разработали робота, вдохновленного червями, со структурой тела, основанной на восточном искусстве складывания бумаги оригами. Эта роботизированная система, представленная в Bioinspiration & Biomimetics, основана на приводах, которые реагируют на магнитные силы, сжимая и изгибая свое тело, чтобы воспроизвести движения червей.

«Мягкая робототехника — многообещающая область, которой наша исследовательская группа уделяет много внимания», — сказал Цзяньлинь Лю, один из исследователей, разработавших робота. «Просматривая существующую исследовательскую литературу в этой области, мы обнаружили, что бионические роботы, такие как роботы, вдохновленные червями, были темой, которую стоит изучить. Таким образом, мы решили изготовить робота-оригами, похожего на червяка, на основе существующей литературы. Спроектировав и рассмотрев несколько различных структур, мы решили сосредоточиться на конкретной схеме вязания для нашего робота».

Робот, вдохновленный червями, созданный Лю и его коллегами, состоит из позвоночника на основе оригами, 24 магнитных листов внутри его тела и двух магнитов NdFeB во внешней части его тела. Костяк робота был создан по схеме оригами из бумаги.

Принципиальная схема работы робота

При воздействии магнитных сил тело робота деформируется и сжимается, что приводит к передвижению, напоминающему модели дождевых червей и других ползающих червеобразных организмов. Поскольку система в основном основана на бумаге и магнитах, она недорогая, проста в изготовлении и весит очень мало.

«Структура оригами, предложенная в этой статье, воспроизводит как внешний вид, так и структуру червей и других червеобразных существ», — объяснил Лю. «Несколько роботов, представленных в последние годы, основаны на магнитном воздействии, и эти роботы могут быть полезны для различных применений, например, для очистки трубопроводов и других ограниченных сред. Наша работа может в значительной степени обогатить область роботов-оригами и вдохновить на разработку нового передового оборудования».

В первоначальных симуляциях исследователи использовали своего робота для создания трех различных типов движений, которые они назвали гусеницами, омега и гибридными движениями. Эти различные стили передвижения могут позволить более продвинутой версии их робота эффективно решать различные типы задач, например, избегать препятствий, лазить по стенам, ползать по трубам или доставлять небольшие посылки.

Испытания на сжатие и растяжение

В будущем Лю и его коллеги планируют еще больше улучшить конструкцию своего робота и создать более совершенные роботизированные системы, вдохновленные биологией. Кроме того, они надеются, что их работа вдохновит другие исследовательские группы на создание подобных роботов, вдохновленных червями, которые могли бы помочь более эффективно решать широкий круг реальных проблем.

«Разработка роботов-оригами на основе бионических червей является многообещающей темой исследований, и я планирую исследовать ее дальше в своей будущей работе», — добавил Лю. «Например, я хотел бы разработать больше прототипов роботов-оригами с функциями, специально вдохновленными дождевыми червями или другими червями, которые могут быть полезны для конкретных приложений. Наконец, сосредоточение внимания на других методах приведения в действие также потенциально может обогатить наши исследования».

Оригинал статьи: Yuchen Jin et al, A worm-inspired robot based on origami structures driven by the magnetic field, Bioinspiration & Biomimetics (2023). DOI: 10.1088/1748-3190/acd59e 🔗