Il team crea robot modulari continui basati su origami

Funzionalità del 9 giugno 2023

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di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Negli ultimi anni, gli esperti di robotica hanno creato un numero crescente di sistemi autonomi basati su strutture e progetti diversi. Tra questi ci sono i robot modulari, composti da diversi elementi o "moduli" che possono essere riconfigurati per svolgere compiti specifici in modo più efficace.

L'origami, l'arte asiatica di piegare la carta per creare forme decorative 3D, può essere una preziosa ispirazione per la creazione di strutture robotiche modulari. Questo perché offre modelli e modelli predefiniti attraverso i quali fogli di materiali 2D possono essere trasformati in elaborate strutture 3D con diverse proprietà meccaniche.

I ricercatori dell’Università di Guangzhou, dell’Università di Yanshan e di altre università in Cina hanno recentemente creato un nuovo robot modulare continuo costituito da una serie di tubi basati su una specifica piega di origami, nota come piega Miura. Questo robot, presentato in un documento prestampato pubblicato su SSRN, può contrarsi e piegarsi seguendo schemi specifici per completare diversi compiti.

"Piegare un foglio piatto secondo uno specifico motivo di piega può formare un tubo origami tridimensionale, che ha dimostrato di esibire proprietà meccaniche uniche e ha ampie applicazioni ingegneristiche", hanno detto a Tech Xplore Junfeng He, Guilin Wen e i loro colleghi. "In questo studio, viene progettato un tubo origami derivato da Miura e vengono analizzate le sue precise condizioni di chiusura circolare e le proprietà meccaniche, rivelando che il tubo origami ha caratteristiche di rigidità programmabili."

La piega Miura è un motivo origami che risulta nella piegatura di una superficie piana in una struttura con un'area più piccola. Questa piega è stata utilizzata per creare diverse tecnologie che potrebbero trarre vantaggio da questo cambiamento di forma, compresi i grandi pannelli solari per i satelliti, che possono essere lanciati ripiegati su se stessi e poi distesi nello spazio.

Nell’ambito del loro studio, He, Wen e i loro colleghi hanno utilizzato questa piega per creare tubi flessibili, che poi sono serviti come base per il loro robot. Questi tubi sono basati su un foglio di cloruro di polivinile (PVC), un materiale robusto talvolta utilizzato per creare dispositivi medici, tubi e isolamenti per cavi.

Questo materiale presenta diverse caratteristiche vantaggiose, tra cui la flessibilità e un'elevata resistenza quando piegato o compresso. Di conseguenza, i tubi che fungono da spina dorsale del robot modulare sono flessibili e possono essere piegati, compressi e attorcigliati senza rompersi.

Per valutare la fattibilità del loro progetto e la robustezza delle strutture origami su cui si basa, i ricercatori hanno creato un prototipo di robot composto da tre moduli di tubi flessibili. Questo robot può sia ripiegarsi su se stesso per ridurne le dimensioni, sia piegarsi di lato.