弯曲折纸为机器人提供了新的刚度到柔性范围

导读导读采用弯曲折纸结构的新研究对机器人的发展具有显著的影响,提供了可调性的灵活性基于功能调整刚度的能力这在历史上使用简单的设计是很难实现的。 亚利桑那州立大学机械工程学教授江汉清(Hanqing Ji

指南:弯曲折纸结构的新研究对机器人的发展产生了重大影响,提供了基于调整刚度功能的能力的可调灵活性,这在历史上是很难使用简单的设计来实现的。 美国亚利桑那州立大学机械工程学教授姜汉青解释说:将弯曲的折纸结构融入机器人设计中,具有可调节的灵活性...

弯曲折纸为机器人提供了新的刚度到柔性范围

使用弯曲折纸结构的新研究对机器人的发展产生了重大影响,提供了基于功能调整刚度的可调灵活性,这在历史上是很难使用简单的设计来实现的。

亚利桑那州立大学机械工程教授蒋汉卿(hanqingjiang)解释说:“将弯曲折纸结构集成到机器人设计中,为可调节的灵活性或刚度作为其互补概念提供了显著的可能性。 高灵活性或低刚度可与猫引导的软着陆相媲美。 低柔韧性,或高刚度,类似于在一双硬靴上进行硬跳,“他说。

蒋是本周发表在《科学进展》杂志上的一篇论文的主要作者。 论文“采用优雅的弯曲折纸原位僵硬操作“。 “弯曲折纸可以像猫一样增加灵活机器人动作的力量,”他说。

江也会用弯曲的折纸来比较寻求跑车的司机之间的操作差异,他们希望感受到道路的刚性,而那些寻求舒适驾驶的司机可以缓解不和谐的运动。 他说:“类似于在移动汽车模式之间切换到舒适的驾驶模式,这些弯曲的折纸结构将在软模式和硬模式之间按需提供切换能力取决于机器人与环境之间的相互作用。

机器人需要多种刚度模式:提升需要高刚度;冲击吸收需要高灵活性,而短轨速度正需要负刚度,或快速释放储存能量的能力,如弹簧。

传统上,适应刚度方差的机械可能在标称范围内笨重,而弯曲折纸可以紧凑地支持扩展的刚度尺度,具有按需灵活性。 江和团队的研究涵盖的结构结合了折纸折痕和面板弯曲的折叠能量,通过在两点之间切换多个弯曲折痕来调整。

弯曲折纸使单个机器人能够执行各种动作。 该团队开发了一款气动游泳机器人,可以完成九种不同的运动,包括快,中,慢,直线和旋转运动,只需调整折痕的使用。

除了机器人应用外,弯曲折纸研究原理还与电磁学、汽车和航空航天部件以及生物医学设备领域的机械超材料设计有关。 蒋说:“这幅作品的美丽之处在于,弯曲折纸的设计非常相似,只是通过将直折痕改为弯曲折痕,每一个都对应着特定的灵活性。

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