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哈佛研发出创意,可用于设备生产及软体机器人的“可编程气球”

2020-07-10
来源:网络
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哈佛大学的研究人员,由于受到日本川本喜八郎立体折纸Kirigami 艺术的启发,想到了开发一种“可编程气球”的创意,特点是能够在充气时呈现各种惊人的形状。除了炫技,该校约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员们,还希望该平台能够用于新型医疗设备的生产、以及用到软体机器人的执行器上。


可用于设备生产及软体机器人的“可编程气球”


研究团队发现,借鉴日本的 Kirigami 折纸技艺,他们可以开发出将气球塑造成不同形状的材料,具体涉及在 2D 表面上形成图像的“像素”。


当气球充气时,切口会使得气球在某些地方伸展更多、其它地方则略微收缩,从而让高度可控的充气装置呈现出一些相当不规则的形状。


论文合著者 Antonio Elia Forte 表示,仅需改变两个‘像素’的参数,即可将所有不同的形状编程到 Kirigami 气球中,包括弯曲、扭曲和膨胀。


其策略是能够产生按用户所需的形状而产生形变的气球,这是一种自下而上的方法。除了运动学,还利用了材料的特性特质。


SEAS 团队还开发了一种算法,可简单地对其进行编程、以创建所需的形状,然后有机器来确定必要的像素尺寸和图纸设计。


论文一作 Jinhuai Jin 补充道:“通过控制 Kirigami 气球在各个层面的膨胀,我们可以复制出各种目标形状”。测试期间,研究团队已经编程制作出南瓜、钩子、花瓶等形状。


展望未来,研究人员希望这种方法可以用于外科手术器械和太空探索。不过在研究初期,他们还是将重心放在了软体机器人的可变执行器上。


有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《先进材料》(Advanced Materials)期刊上。原标题为《Kirigami‐Inspired Inflatables with Programmable Shapes》。


(文章转自:机器人在线)

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