Il team crea un robot continuo modulare basato su tubi piegati all'origami.

9 giugno 2023 feature

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di Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Negli ultimi anni, i robotici hanno creato un numero crescente di sistemi autonomi basati su diverse strutture e design. Tra questi vi sono i robot modulari, composti da diversi elementi o 'moduli' che possono essere riconfigurati per svolgere specifici compiti in modo più efficace.

L'origami, l'arte asiatica di piegare la carta per creare forme decorative tridimensionali, può essere una preziosa fonte di ispirazione per la creazione di strutture robotiche modulari. Ciò è dovuto al fatto che offre modelli e schemi predefiniti attraverso i quali i fogli bidimensionali di materiali possono essere trasformati in elaborate strutture tridimensionali con proprietà meccaniche diverse.

Ricercatori delle università di Guangzhou, Yanshan e altre università in Cina hanno recentemente creato un nuovo robot continuo modulare costruito con una serie di tubi basati su una specifica piega dell'origami, nota come piega di Miura. Questo robot, presentato in un articolo pre-print pubblicato su SSRN, può contrarsi e piegarsi seguendo specifici schemi per completare compiti diversi.

'Piegare un foglio piatto in base a un particolare schema di pieghe può formare un tubo origami tridimensionale, che ha dimostrato di avere proprietà meccaniche uniche e ampie applicazioni ingegneristiche,' hanno detto Junfeng He, Guilin Wen e i loro colleghi a Tech Xplore. 'In questo studio, è stato progettato un tubo origami derivato da Miura e ne è stata analizzata la chiusura circolare precisa e le proprietà meccaniche, rivelando che il tubo origami ha caratteristiche di rigidità programmabili.'

La piega di Miura è un motivo dell'origami che consente di piegare una superficie piana in una struttura con un'area più piccola. Questa piega è stata utilizzata per creare diverse tecnologie che possono beneficiare di questo cambiamento di forma, tra cui i grandi pannelli solari per i satelliti, che possono essere lanciati piegati su se stessi e poi spiegati nello spazio.

Come parte del loro studio, He, Wen e i loro colleghi hanno utilizzato questa piega per creare dei tubi flessibili, che poi hanno servito come base per il loro robot. Questi tubi sono basati su un foglio di policloruro di vinile (PVC), un materiale robusto talvolta utilizzato per creare dispositivi medici, tubi e isolanti per cavi.

Questo materiale ha diverse caratteristiche vantaggiose, tra cui la flessibilità e una resistenza elevata quando piegato o compresso. Di conseguenza, i tubi che fungono da scheletro del robot modulare sono flessibili e possono essere piegati, compressi e torsionati senza rompersi.

Per valutare la fattibilità del loro progetto e la robustezza delle strutture dell'origami su cui si basa, i ricercatori hanno creato un prototipo di robot composto da tre moduli di tubo flessibile. Questo robot può piegarsi su se stesso per ridurre le dimensioni e piegarsi lateralmente.

'Tre fili di acciaio separati guidano ogni modulo per raggiungere il movimento di contrazione o piegamento indipendente,' hanno spiegato He, Wen e i loro colleghi nel loro articolo. 'L'installazione unificata di motori guidati da fili di acciaio sulla base dota il robot di uno spazio interno leggero, interconnesso, altamente scalabile e di una struttura flessibile.'

He, Wen e i loro colleghi hanno valutato il loro prototipo in una serie di esperimenti e hanno scoperto che poteva completare con successo due compiti differenti. Il primo consiste nel collegarsi alla sua base quando in uno spazio stretto, e il secondo, che richiede l'installazione di una pinza magnetica in cima alla sua struttura, comporta la presa e il sollevamento di oggetti.

In futuro, questo nuovo progetto modulare basato sull'origami potrebbe essere utilizzato per creare altri robot in grado di affrontare efficacemente diversi problemi del mondo reale. Inoltre, il lavoro di questo team potrebbe ispirare la creazione di altre strutture flessibili basate sull'origami che potrebbero servire come base per altri sistemi robotici.

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