Le strutture origami portano alla rigidità regolabile nei robot
Una nuova ricerca presso l’Arizona State University dimostra come le strutture origami curve possono portare a una flessibilità regolabile nei robot. La flessibilità regolabile consente a un robot di regolare la propria rigidità in base all’attività da svolgere, che in passato si è rivelata difficile da implementare con progetti semplici.
Hanqing Jiang è un professore di ingegneria meccanica all’università e autore principale dell’articolo intitolato ” Manipolazione della rigidità in situ utilizzando un origami curvo elegante”. Il lavoro è stato pubblicato su Science Advances .
“L’incorporazione di strutture origami curve nel design robotico offre una notevole possibilità di flessibilità sintonizzabile, o rigidità, come suo concetto complementare”, ha detto Jiang. “L’elevata flessibilità, o bassa rigidità, è paragonabile all’atterraggio morbido navigato da un gatto. Bassa flessibilità, o elevata rigidità, è simile all’esecuzione di un salto duro con un paio di stivali rigidi “.
Differenza operativa
Jiang ha confrontato la differenza operativa offerta dagli origami curvi con quella delle auto sportive rispetto a veicoli più orientati al comfort.
“Simile al passaggio da una modalità di auto sportiva a una modalità di guida confortevole, queste strutture origami curve offriranno simultaneamente la possibilità di passare su richiesta tra le modalità soft e hard a seconda di come i robot interagiscono con l’ambiente”, ha detto.
Nel campo della robotica, esistono diverse modalità di rigidità come l’elevata rigidità, fondamentale per il sollevamento di carichi pesanti. Si fa affidamento su un’elevata flessibilità per l’assorbimento degli urti e la rigidità negativa, che è la capacità di rilasciare l’energia immagazzinata come una molla, viene utilizzata per lo sprint.
Flessibilità su richiesta
Per i robot che richiedono rigidità, sono spesso ingombranti. Tuttavia, l’origami curvo consente loro di operare su una scala di rigidità espansa, il che significa flessibilità su richiesta.
La ricerca del team si è concentrata sulla combinazione dell’energia di piegatura nelle pieghe dell’origami con la piegatura del pannello, che viene sintonizzata spostandosi lungo più pieghe tra due punti. Con l’origami curvo, un singolo robot è in grado di eseguire vari movimenti. Ad esempio, il team ha sviluppato un robot da nuoto che ha una gamma di nove diversi movimenti, come veloce, lento, medio, lineare e rotazionale. Per eseguire uno di questi, le pieghe devono solo essere regolate.
Oltre alla robotica, i principi esposti nella ricerca potrebbero aiutare a progettare metamateriali meccanici nelle industrie elettromagnetiche, automobilistiche e aerospaziali. Potrebbe anche rivelarsi utile nella creazione di dispositivi biomedicali.
“La bellezza di questo lavoro è che il design delle pieghe curve, e ogni piega curva corrisponde a una particolare flessibilità”, ha detto Jiang.
Altri autori che hanno contribuito alla ricerca includono Hanqing Jiang, Zirui Zhai e Lingling Wu della School for Engineering.
