把軟體機器人丟進(jìn)熱水里，它就能自己折疊｜ICRA 2017

為了演示一種制造兼容、可控機器人結(jié)構(gòu)體的全新方法，研究人員構(gòu)建了一個能夠自主折疊的兔子、金槍魚和海星的 3D 模型。這些構(gòu)造物浸泡在熱水之后，會從平面形式上折疊起來。

在過去的幾年時間里，越來越多人開始關(guān)注那些具有自建功能的機器人。當(dāng)你需要制作高精度機器人的時候，這種功能會非常受用，你會發(fā)現(xiàn)，如今不少機器人都是呈現(xiàn)軟體且具兼容性的。當(dāng)然，我們或許會覺得軟體機器人適合 3D 打印，但是在實際情況下，它們通常是使用高度可變形的材料制作的，這些材料可以靠自己的行為改變，而不是專門鑄模來制作，當(dāng)然，鑄模是一件冗長乏味且煩人的事。

Cynthia Sung 之前曾是麻省理工學(xué)院 Daniela Rus 團(tuán)隊的一員，如今已經(jīng)成為了賓夕法尼亞大學(xué)的一名教授。本周二，在機器人與自動化大會（ICRA）上，他展示了一個制造兼容且可控機器人結(jié)構(gòu)體的全新方法，并稱之為附加自折疊技術(shù)。受到折紙手工的啟發(fā)，該技術(shù)可以利用具備自折疊功能的 2D 材料創(chuàng)造 3D 形狀，而你所需要做的，就是把它們放進(jìn)熱水里即可。

上面這段視頻很好地展示了該技術(shù)是如何工作的。基本上，你需要先設(shè)計好一個對象的 3D 模型，然后使用軟件把對象轉(zhuǎn)化成為很多不同的層，而且每一層都需要和對應(yīng)的上一層及下一層聯(lián)系在一起，但是卻要有一點折疊皮瓣。一旦你已經(jīng)準(zhǔn)備好了所有的設(shè)計，你就可以使用一個乙烯切割機在一個聚脂薄膜和聚氯乙烯的“三明治”上打印出來。

在折疊之前，你首先得到的可能會是一個你期待所創(chuàng)建的 3D 對象連接橫截面的、又長又瘦的條帶，但是一旦你把它放進(jìn)到一個接近沸騰的熱水里，聚氯乙烯（PVC）就會受熱，然后每一個部位都會被收縮，然后只需短短幾秒鐘，就能變成預(yù)先設(shè)定好的形狀。

不僅如此，該軟件還有另一個功能，可以在設(shè)計對象內(nèi)加入一種所謂”對抗性“（使用的是和釣魚線一樣的原材料），這樣的效果就是，當(dāng)一側(cè)被壓扁，另一側(cè)就會被彈起，從而形成一個受控曲線。

這些研究人員使用了能夠自我附加折疊功能的解決方案，制造了一個完整的海星模型（下圖a），這個模型擁有靠伺服電機控制的腱體，允許其執(zhí)行不同的云端（下圖 b-g）。

研究人員還能夠使用該技術(shù)設(shè)計和制造一個非常復(fù)雜的機器人海星，在它的五條腿（或是五個首筆）中，每一個都使用了四個螺絲來驅(qū)動兩個維度云端。制作每一個海星的腿大約只需要 50 分鐘，你真的不需要考慮太多它的運動范圍。通過將肌腱組合在一起，所有的腿就能依靠六個舵機控制，朝著順時針或是逆時針方向彎曲，同時也能將組合中的兩條或三條腿向上或向下彎曲。在這個時候，你是不是想到了一個其他用例場景？沒錯！如果把這個解決方案應(yīng)用到一個五指操控器上，而不是設(shè)計一個海星，相比會發(fā)揮更大的用途。

利用這個解決方案，制造相對復(fù)雜的機器人，特別是當(dāng)你需要制造一些對重量和體積有要求限制的機器人情況下（比如制造一些在太空旅行獲行星探測條件下使用的機器人），整個制造速度會變得更快，而且也會更加簡單。你所要做的，只需攜帶一些材料和切割器，然后把你所需要的機器人設(shè)計好，甚至可以把他們“壓扁”然后要用的時候一打印，即可使用。

當(dāng)然，在整個過程中最耗時間的一部分，可能就是處理肌腱部分，這可能需要一個人力，同時大約占用大約一半的制造時間。不過，研究人員正在探索在制造過程中嵌入肌腱的相關(guān)解決方案，雖然這種方法可能會讓整個流程變得有一點復(fù)雜，但是卻能讓整體制造速度獲得顯著提升。

VIA ieee

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