ENG: Engineers at Princeton and North Carolina State University have developed a novel soft robot inspired by ancient paper folding techniques and modern materials science. This innovative robot can navigate through intricate mazes and obstacles with ease. The team has incorporated its steering system directly into the robot’s body, allowing it to maneuver effectively without compromising flexibility.
The robot’s modular cylindrical segments are patterned with origami folds known as the Kresling pattern, enabling each segment to twist and flatten into a disk or expand into a cylinder. This twisting motion forms the basis of the robot’s ability to crawl and change direction. By introducing controlled bends in specific sections, the robot can alter its trajectory as it moves. Heating elements embedded in the folds cause the materials to shrink or expand differently, which results in precise bending and steering.
To facilitate these complex motions, researchers at North Carolina State University integrated a specialized heater made of silver nanowire networks with control strips made of two heat-reactive materials. These materials respond differently to temperature changes, allowing for accurate control over the robot’s movements. Despite the current version’s limited speed, researchers are refining the design to enhance agility and aim to experiment with different shapes and patterns to further improve performance.
RO: Inginerii de la Universitatea Princeton și North Carolina State University au dezvoltat un nou robot moale inspirat de tehnicile antice de pliere a hârtiei și de știința modernă a materialelor. Acest robot inovator poate naviga cu ușurință prin labirinturi și obstacole complexe. Echipa a integrat sistemul de direcție direct în corpul robotului, permițând o manevrare eficientă fără a compromite flexibilitatea.
Segmentele cilindrice modulare ale robotului sunt modelate cu un design de origami cunoscut sub numele de modelul Kresling, permițând fiecărui segment să se răsucească și să se aplatizeze într-un disc sau să se extindă într-un cilindru. Această mișcare de răsucire formează baza capacității robotului de a se deplasa și de a-și schimba direcția. Prin introducerea unor îndoiri controlate în anumite secțiuni, robotul își poate modifica traiectoria în timpul deplasării. Elemente de încălzire integrate în pliuri fac ca materialele să se micșoreze sau să se extindă diferit, ceea ce duce la îndoire și direcționare precise.
Pentru a facilita aceste mișcări complexe, cercetătorii de la North Carolina State University au integrat un sistem special de încălzire, realizat din rețele de nanofire de argint, cu benzi de control fabricate din două materiale sensibile la căldură. Aceste materiale reacționează diferit la schimbările de temperatură, permițând un control precis asupra mișcărilor robotului. Deși versiunea actuală are o viteză limitată, cercetătorii perfecționează designul pentru a îmbunătăți agilitatea și își propun să experimenteze cu diferite forme și modele pentru a îmbunătăți performanța.
Source (Princeton University, “Caterbot? Robotapillar? It crawls with ease through loops and bends”, 06.05.2024)
Paper: Wu, S., Zhao, T., Zhu, Y. and Paulino, G.H., 2024. Modular multi-degree-of-freedom soft origami robots with reprogrammable electrothermal actuation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(20), p.e2322625121.
