Bild: Wyss Institute an der Harvard University
Inspiriert von der traditionellen japanischen Kunst des origami, selbst-faltenden Roboter können Orte gehen und Dinge tun, die herkömmliche Roboter nicht. Einen großen Nachteil haben diese Geräte allerdings wurde die Notwendigkeit zu statten Sie mit Batterien oder Drähte. Forscher aus Harvard haben eine neue Methode gefunden, um dieses problem zu überwinden, durch die Konstruktion von Falt-Roboter, die gesteuert werden können unter Verwendung einer drahtlosen magnetischen Feld.
Falt-Roboter sind eine funky-version von on-demand-Roboter-Fertigung oder “drucken”, wo die Benutzer liefern kann, ein pre-gefaltet-version von Ihrem Gerät zu einem ansonsten unzugänglichen oder schwer erreichbaren Umgebung, und dann haben Sie es Falten in seine bestimmungsgemäße physikalische Konfiguration nach welcher Stelle es ausführen können, die nützliche Arbeit. Das Problem ist, die meisten komplexen origami-bots bisher erforderlichen Batterien und Drähte, so dass Sie sperrig, schwer und biologisch unsicher.
In der Tat, eine der aufregendsten Möglichkeiten für selbst-faltenden Roboter ist Ihre mögliche Verwendung in der Medizin. In Zukunft werden Chirurgen könnten liefern einem kleinen origami-bot in den Körper, wo könnte es klappen und führen Sie eine ärztliche Aufgabe, wie die gezielte drug-delivery. Die Anwesenheit von Drähten und Batterien stellt eine offensichtliche Hürde, die ist, warum ein team von Forschern des Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering und der John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) der Harvard University beschlossen, erstellen Sie ein wireless-extern powered self-folding-Roboter.
Wissenschaftler haben entwickelt origami-bots und self-folding-designs, benötigen keine Batterien oder Drähte, aber diese Ausführungen waren eher basic. Die neue Falt-bots sind ein wenig komplizierter in Bezug auf die form und potential-Funktion.
Angeführt von roboteringenieur Mustafa Boyvat, die Forscher entwickelt und demonstriert mehrere Systeme, darunter ein Viertel-Größe-flache Tetraeder-Roboter (eine kugelförmige sechs-bar-origami-Muster) und ein hand-sized Schiff Roboter aus Papier gefaltet.
Um diese Dinge zu bewegen, ohne Batterien, die Forscher der Installation von zwei Strukturen in den Gelenken: Spulen von Formgedächtnis-Legierungen (FGL), die den bot in seine ursprüngliche geformte, wenn Sie erhitzt, und Miniatur-schaltungen, werden erregt, wenn Sie Treffer mit unterschiedlicher magnetischer Resonanz-Frequenzen.
Durch ändern der Frequenzen, die Roboter hergestellt werden könnte, Falten Sie Ihre Gelenke, die auf verlangen und unabhängig voneinander. Sie waren sogar in der Lage, Falten mehreren Gelenken gleichzeitig auf, indem Sie die bots zu sich überlagernden elektromagnetischen Frequenzen. Das team hat gezeigt, dass mehrere Freiheitsgrade sowohl Zentimeter-und millimeter-Skalen. Diese Forschung wird nun in der Wissenschaft der Robotik.
“Wie origami, einer der wichtigsten Punkte unseres Entwurfs ist die Einfachheit”, bemerkte co-Autor Je-sung Koh in einer Erklärung. “Dieses system benötigt nur die grundlegenden passiven elektronischen Komponenten des Roboters zu liefern, die einen elektrischen Strom—den Aufbau der Roboter selbst kümmert sich um den rest.”
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GIF Die Forscher waren in der Lage sich zu bewegen und zu entfalten, die Geräte ohne physikalischen Kontakt, und während die bots wurden aus dem visuellen Bereich.
“Wir glauben, dass diese Demonstrationen veranschaulichen die Lebensfähigkeit von Sammlungen drahtlos mit Strom versorgt und gesteuert funktionale origami-Roboter und-Geräte”, wie die Autoren in der Studie. “Eine mögliche Nutzung mit origami-basierte medizinische Geräte, die aus der Ferne in den menschlichen Körper, ohne die Notwendigkeit für Energie-Speicher oder die Steuerelektronik.”
Entlang dieser Linien, die Forscher sahen eine verschluckbare Falt-Roboter kann Ersatz für eine invasive endoscope. Eine solche Maschine könnte bewegen und einfache Aufgaben ausführen, wie zum halten des Gewebes oder der Aufnahme von Videos. Aufregend, hoch skalierbare design ermöglicht es, kleineren und größeren Versionen.
“Es gibt noch Raum für Miniaturisierung“, sagte Boyvat. “Wir glauben nicht, dass wir ging bis zu der Grenze, wie klein diese sein können und wir sind gespannt auf die weitere Entwicklung unseres designs für biomedizinische Anwendungen.”
Blick in die Zukunft, die Forscher planen, zu Experimentieren mit Robotern in verschiedenen Größen und physischen Konfigurationen, und die Arbeit mit verschiedenen Frequenzbereichen. Wie bei einem Falt-Roboter, der kann davon ausgehen, das Aussehen eines origami-wie Schwan, der timeline, der ein bisschen mehr unklar.
[Die Wissenschaft Der Robotik]