來(lái)自中國的研究人員受到折紙結(jié)構(gòu)和材料的啟發(fā)(fā)，使他們走向更復(fù)雜的機器人技術(shù)(shù)，如最近出版的“折紙彈簧啟發(fā)(fā)的超材料和機器人：完全可編程機器人的嘗試”所述。從創(chuàng )(chuàng)新的手術(shù)(shù)器械到工程，天線(xiàn)甚至折疊機器人的可擴展應(yīng)用，這并不是我們第一次看到折紙啟發(fā)(fā)的作品。在這項研究中，研究人員遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了折疊精美紙的技巧，他們試圖將材料編程到機器人系統(tǒng)中。這意味著(zhù)不僅要檢查3D可打印性，還要檢查可折疊性和所需的機械性能。

研究人員解釋說(shuō)：“除力學(xué)(xué)方法外，折紙藝術(shù)(shù)由于其可折疊性，可展開(kāi)性，靈活性，無(wú)標(biāo)度的幾何形狀以及可編程的重新配置，現(xiàn)在也被接受為機械超材料設(shè)計的直觀(guān)而富饒的靈感?！畢惹暗難芯懇呀?jīng)產(chǎn)(chǎn)生了微型機器人，軟機器人，用于醫(yī)療任務(wù)(wù)的可攝取機器人，兼容模塊，醫(yī)療設(shè)備，抓手等。

該團隊從可折疊的折紙彈簧開(kāi)始，然后發(fā)(fā)展到超材料角色-探索從折疊的幾何形狀獲得的屬性。最終，由于3D打印材料根據(jù)需要折疊，他們的原型能夠爬行行為。

將折紙模型轉(zhuǎn)換為完全可編程的機器人系統(tǒng)的流程圖。

可折疊彈簧的靈感來(lái)自一個(gè)折疊并扭曲成均勻直角三角形的紙矩形。

紙彈簧的幾何形狀從折痕變?yōu)槁菪?/span>

研究人員解釋說(shuō)：“從俯視圖看，當(dāng)紙彈簧展開(kāi)時(shí)，彈簧的寬度呈螺旋形收縮，風(fēng)(fēng)扇之間的重疊區(qū)域增大，直到完全重疊為止?！?/span>

可折疊紙彈簧的內(nèi)在特質(zhì)(zhì)機制：（a）狀態(tài)(tài)＃1-＃2：高度可逆的可壓縮性，（b）狀態(tài)(tài)＃2-＃3：在橫向壓縮和縱向拉伸性之間具有良好的可切換性，以及（c）狀態(tài)(tài)＃4：曲線(xiàn)部署。

折紙啟發(fā)(fā)的彈簧超材料的數(shù)字制作流程圖

使用他們自己的定制3D打印機，PLA和0.3mm FDM噴嘴，他們能夠“數(shù)字化折紙風(fēng)(fēng)格的彈簧超材料?！彼麄兡軌騽?chuàng)造出一種柔軟的抓手，事實(shí)證明該抓手是“完全3D可打印的”，并且有助于拾取形狀更不規(guī)則的物體。

折紙啟發(fā)(fā)的彈簧超材料及其彈性

總體而言，該團隊能夠采用3D打印作為具有所需機械性能的可編程控制方法，從而克服了有關(guān)(guān)可打印性，可折疊性以及更好的耐損傷性的任何障礙。成功制造了兩種類(lèi)型的軟機器人，包括它們的“爬行機器人”。

具有高度可逆的可壓縮臂的全軟機械手：（a）具有三指抓具的全軟機械手。 （b）拾取并放置紙箱。 （c）拾起并放置一個(gè)塑料袋

一種蠕動(dòng)爬行機器人，具有由曲線(xiàn)展開(kāi)引起的波動(dòng)運動(dòng)。 （a）完全壓縮狀態(tài)(tài)； （b）伸長(cháng)狀態(tài)(tài)； （c）完全曲線(xiàn)展開(kāi)； （d）開(kāi)始壓縮； （e）壓縮狀態(tài)(tài)；和（e）完全壓縮狀態(tài)(tài)

隨著(zhù)3D打印，4D打印和超材料的使用通過(guò)全球研究而繼續(xù)擴大，通過(guò)諸如數(shù)字制造等更先進(jìn)(jìn)的技術(shù)(shù)，軟機器人技術(shù)(shù)也變得越來(lái)越有可能，從而帶來(lái)了包括仿生軟機器人，集成致動(dòng)器和機器人在內(nèi)的各種創(chuàng )(chuàng)新。甚至游泳柔軟的機器人。

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