Konstgjord intelligens och robotikarkitekturer inspireras ofta av mönster som förekommer i naturen, både hos människor och djur. Rörelsemönster som observerats hos djur har replikerats i robotar via ett antal formförändrande mekanismer som kemisk svullnad, hudsträckning eller origami morphing.

Forskare vid Seoul National University's Soft Robotics Research Center i Sydkorea och Rebikoff-Niggeler Foundation (FRN) i Portugal har nyligen utvecklat en robotarkitektur som är strukturellt inspirerad av pelikanålen, en fiskart som lever i djuphavet. Deras arkitektur, presenteras i ett papper publicerat i Science Robotics , är bland de senaste i en serie mönster inspirerade av djur eller naturligt förekommande fenomen.

"Under de senaste åren, vi har arbetat med flera bioinspirerade robotar, inklusive den vattenstrider-inspirerade vattenhoppningsroboten publicerad i Vetenskap , liksom origami-inspirerade transformerbara robotar och mjuka robotar, "Prof. Kyujin Cho, motsvarande författare och huvudforskare för studien, berättade TechXplore. "Vår forskning om töjbar origami kan betraktas som en integration av våra tidigare verk."

När han studerar hur pelikanålefisken blåser upp munnen, Cho och hans kollegor antog att detta beteende skulle kunna replikeras i robotar med hjälp av en kombination av origami -veckning och mjuk hudsträckningsteknik. Detta inspirerade dem att designa origami-baserade arkitekturer gjorda av töjbara och mjuka material, som möjliggör betydande förändringar i en robots form.

Än så länge, de flesta forskargrupper har utvecklat robotar med antingen mjuka material eller origami-baserade konstruktioner. Den viktigaste skillnaden mellan mjuka robotar och origami-baserade arkitekturer är att medan de förra ändrar form genom att sträcka ut huden, de senare gör det genom att fälla ut sina veck, precis som i den japanska origamikonsten.

När man försöker äta byte, pelikanålen utför en unik rörelse, vilket innebär att både fälla ut sina veck och blåsa upp munnen. I deras studie, Cho och hans kollegor gav sig ut för att replikera detta beteende i en robotarkitektur genom att kombinera origami-inspirerade tekniker med användning av mjuka material.

"Vår töjbara origami är helt tillverkad av töjbara material, så det förkroppsligar både morphing -lägen som utvecklas och sträcker sig, "Woongbae Kim, den första författaren till studien och huvuddesignern för robotarkitekturen, förklarade. "Jämfört med andra bioinspirerade arkitekturer som reproducerade monolitiska formförändrande mekanismer, dual-morphing-principen möjliggör extrem formformning med två olika funktionella rörelser. "

I arkitekturen som föreslagits av Kim och hans kollegor, den mjuka konstgjorda hudens vätskebanor är inneslutna och styrda av en uppsättning töjbara origami -enheter, som imiterar mekanismen som gör att pelikanålen kan blåsa upp munnen. Vätsketrycket pekar i den riktning som robotens kropp initialt använder, vilket resulterar i en rörelse som liknar den hos pelikanålen.

Forskarna kunde utveckla en grundläggande dual-morphing-enhet från den pelikaninspirerade robotdesignen, som kan användas som en grundenhet för olika typer av origamidesigner. De fann att de resulterande robotarna kunde utföra en mängd olika beteenden, inklusive gripande, krypning och undervattensrörelse.

"Vår studie erbjuder en ny designstrategi för att mjuka robotar initialt ska vara kompakta och platta, men det kan distribueras för att utföra uppgiften och sedan vikas igen autonomt, "Cho sa." Vi tror att mjuka robotar kommer att utvecklas i en kompakt och bärbar form i framtiden så att människor enkelt kan använda dem i sitt dagliga liv. "

I framtiden, den unika origami och stretchbara hudbaserade designen som föreslagits av Kim och hans kollegor kan användas för att utveckla en mängd nya formformande robotsystem. Forskarna planerar nu att fortsätta bygga vidare på sin design, till exempel, utforska hur töjbara sensorer kan integreras med origamibaserade arkitekturer.

"Det finns fortfarande mycket att göra, "Sa Kim." Just nu, principen som vi introducerade kan tillämpas på olika origamistrukturer för att skapa nya rörelser som distributionskombinerad vridning. För riktiga robotapplikationer, töjbara origamistrukturer bör optimeras för att vara starkare och mer tillförlitliga. Till sist, vi skulle vilja använda vår design för att utveckla nya mjuka robotsystem, till exempel en utbytbar mjuk robotarm. "

© 2020 Science X Network