首爾國立大學的研究人員最近開發(fā)了一種緊湊，輕巧的折紙結(jié)構(gòu)，其靈感來自瓢蟲。在《科學機器人》雜志上發(fā)表的一篇論文中，他們展示了如何使用這種結(jié)構(gòu)來建造有翼的滑翔機器人。跳滑運動是一種結(jié)合了滑行和跳躍運動的特殊運動風格。

“我們的目標是為跳滑機器人開發(fā)機翼，”軟機器人研究中心主任，這項研究的首席研究員趙久進告訴TechXplore。“跳躍式滑行運動可以提高機器人的能源效率和行進距離。為此，機翼應(yīng)在空氣動力的作用下可折疊，迅速展開且具有彈性。”

在過去的研究中，大多數(shù)研發(fā)跳滑機器人的研究人員都采用了設(shè)計策略，即在機器人機翼上增加連桿，彈簧和致動器。但是，這些技術(shù)往往會使機器人特別笨重，從而阻礙了機器人的整體運動性能。

Cho和他的同事們著手開發(fā)一種跳滑機器人的設(shè)計策略，該策略從自然界，尤其是從瓢蟲甲蟲中汲取靈感。瓢蟲可以在0.1秒內(nèi)迅速展開復雜折疊的翅膀;比眨眼短的時間。

此外，眾所周知，瓢蟲的翅膀具有很高的強度和堅固性，可以防止它們在高頻率拍打時折疊或屈曲。Cho和他的同事們希望創(chuàng)建一種人造結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量類似于瓢蟲的機翼，可以快速高效地部署為機翼。

該研究的第一作者Sang-Min Baek解釋說：“我們開發(fā)了一種新穎的折紙結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在大力量下可以快速自我部署并具有彈性。”“然后，我們將這種新穎的折紙結(jié)構(gòu)應(yīng)用于可部署機翼模塊的機翼框架?；诖丝刹渴饳C翼模塊，我們能夠構(gòu)建具有輕巧，可折疊但堅固的機翼的滑行機器人。”

瓢蟲的翅膀既容易展開又能抵抗的原因是它們圍繞著獨特形狀的帶狀彈簧狀靜脈而建。當瓢蟲的翅膀折疊時，這種帶狀彈簧狀的靜脈會變形，從而將彈性能量存儲在其中。這種存儲的能量最終使機翼能夠快速，輕松地展開。

Baek解釋說：“由于帶狀彈簧狀靜脈的橫截面彎曲，機翼在較大的空氣動力作用下也很結(jié)實，就像卷尺保持其筆直的形狀一樣。”“我們將其幾何形狀和順應(yīng)性應(yīng)用于折紙結(jié)構(gòu)的各個方面。因此，折紙結(jié)構(gòu)無需任何其他組件即可獲得能量存儲和自鎖功能。”

傳統(tǒng)上，折紙結(jié)構(gòu)是由平坦且剛性的小面組成，并具有高度靈活的折疊線。然而，在機器人技術(shù)的應(yīng)用中，這些常規(guī)結(jié)構(gòu)往往在能量存儲和鎖定能力方面存在局限性。因此，Cho和他的同事決定采用一種不同的折紙方法，該方法需要將彎曲的幾何形狀整合到各個小平面中，基本上將每個小平面都視為可變形元素。

Cho說：“使用這種方法，折紙結(jié)構(gòu)無需任何其他組件即可獲得能量存儲和鎖定能力。”“此外，這種折紙設(shè)計方法可以輕松地應(yīng)用于常規(guī)的折紙結(jié)構(gòu)制造過程。因此，我們的折紙設(shè)計方法(我們稱為順應(yīng)性折紙)可以輕松地應(yīng)用于多種可部署系統(tǒng)。”

到目前為止，Cho和他的同事在單個跳滑機器人上應(yīng)用并測試了基于折紙的結(jié)構(gòu)，但是在將來，它可以用于創(chuàng)建其他幾個機器人。此外，他們的研究更多地關(guān)注折紙結(jié)構(gòu)本身，而不是最終的機器人。因此，在接下來的研究中，研究人員計劃研究他們使用折紙結(jié)構(gòu)建造的跳滑機器人的性能和功能。

Cho說：“我們開發(fā)的多模式機器人可以結(jié)合跳躍，爬行，滑行，拍打和棲息等功能來克服各種崎rough地形。”“自然界使用功能組合來產(chǎn)生這些運動，但是當前的機器人只專注于單一功能。通過開發(fā)適合于組合多種功能的新組件，未來的機器人可以具有多模式功能，而無需增加復雜性或重量的機器人“。