Bilde: Wyss Institutt ved Harvard University
Inspirert av tradisjonelle Japanske kunsten origami, self-folding roboter kan gå steder og gjøre ting tradisjonelle roboter kan ikke. En stor ulempe med disse enhetene, imidlertid, har vært behovet for å utstyre dem med batterier eller ledninger. Forskere fra Harvard har funnet en ny måte å overvinne dette problemet, ved å utforme folding roboter som kan styres med en trådløs magnetiske felt.
Folding roboter er en funky versjon av on-demand-robot produksjon eller “skrive ut”, der brukere kan levere en pre-kastet-versjon av sin enhet til en ellers utilgjengelig eller vanskelig å komme til miljøet, og deretter har det kaste inn sin tiltenkte fysisk konfigurasjon etter som den kan utføre nyttig arbeid. Problemet er, de fleste komplekse origami-roboter til dags dato har nødvendig batterier og ledninger, noe som gjør dem store, tunge, og biologisk usikre.
Faktisk er en av de mer spennende muligheter for selv-folding roboter er deres potensielle bruker i medisin. I fremtiden, kirurger kunne levere en liten origami-bot inn i kroppen, hvor den kan utfolde seg og utføre en medisinsk oppgave, for eksempel målrettet bedøve levering. Tilstedeværelsen av ledninger og batterier presenterer et åpenbart hinder, som er grunnen til at et team av forskere fra Wyss Institutt for Biologisk Inspirerte Engineering og John A. Paulson School of Engineering, og Applied Sciences (HAV) ved Harvard University besluttet å opprette en trådløs tilkobling til eksternt drevet self-folding robot.
Forskere har utviklet origami-bots og selv-folding design som ikke krever batterier eller ledninger, men disse designene var ganske grunnleggende. Den nye regulerbare roboter er litt mer komplisert i forhold til form og potensial funksjon.
Ledet av roboticist Mustafa Boyvat, forskere utviklet og demonstrert flere systemer, inkludert en kvart størrelse flatskjerm tetrahedral robot (en sfærisk seks-bar origami-mønster), og en hånd-størrelse skipet robot laget av brettet papir.
For å gjøre disse tingene flytte uten batterier, forskere installert to strukturer i sine ledd: spoler av Formen Minne Legeringer (SMAs), som går tilbake bot til sin opprinnelige formet når den varmes opp, og miniatyr kretser som blir stimulert når du treffer med varierende grad av magnetisk resonans frekvenser.
Ved å endre frekvenser, roboter kan gjøres for å kaste sine skjøter på etterspørselen, og uavhengig av hverandre. De var selv i stand til å kaste flere ledd samtidig ved å bruke roboter til overlappende elektromagnetiske frekvenser. Laget viste flere grader av frihet på begge centimeter og millimeter skalaer. Denne forskningen nå vises i Science Robotics.
“Som origami, en av de viktigste punktene av våre design er enkelhet,” bemerket co-forfatter Je-sung Koh i en uttalelse. “Dette systemet krever bare grunnleggende, passive elektroniske komponenter på roboten til å levere elektrisk strøm—strukturen av roboten selv tar seg av resten.”
GIF 
GIF 
GIF Forskerne var i stand til å bevege seg og brette enheter uten fysisk kontakt, og mens roboter var ute av visuelle området.
“Vi tror at disse demonstrasjoner illustrere levedyktigheten av samlinger av trådløst drevet og styrt funksjonelle origami roboter og enheter,” bemerket forfatterne i studien. “En potensiell bruk innebærer origami-baserte medisinske enheter eksternt inni menneskekroppen uten behov for energi-lagring eller elektronikk.”
Langs disse linjene, forskerne ser for oss en svelges folding robot som kan erstatte en invasiv endoskop. En slik maskin kunne bevege seg rundt og utføre enkle oppgaver, slik som å holde vev eller tar video. Spennende, svært skalerbar design vil gi rom for både mindre og større versjoner.
“Det er fortsatt rom for miniatyrisering, “sa Boyvat. “Vi tror ikke at vi gikk til grensen for hvor små disse kan være, og vi er glade for å videreutvikle våre design for biomedisinske applikasjoner.”
Når vi ser fremover, forskere planlegger å eksperimentere med roboter i ulike størrelser og fysisk konfigurasjoner, og til å jobbe med forskjellige frekvensområde. Som for en sammenleggbar robot som kan ha utseendet av en origami-som en svane, tidslinjen for det er litt mer uklart.
[Vitenskap Robotics]