為了演示一種制造兼容、可控機(jī)器人結(jié)構(gòu)體的全新方法，研究人員構(gòu)建了一個(gè)能夠自主折疊的兔子、金槍魚和海星的3D模型。這些構(gòu)造物浸泡在熱水之后，會(huì)從平面形式上折疊起來(lái)。
在過去的幾年時(shí)間里，越來(lái)越多人開始關(guān)注那些具有自建功能的機(jī)器人。當(dāng)你需要制作高精度機(jī)器人的時(shí)候，這種功能會(huì)非常受用，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，如今不少機(jī)器人都是呈現(xiàn)軟體且具兼容性的。當(dāng)然，我們或許會(huì)覺得軟體機(jī)器人適合3D打印，但是在實(shí)際情況下，它們通常是使用高度可變形的材料制作的，這些材料可以靠自己的行為改變，而不是專門鑄模來(lái)制作，當(dāng)然，鑄模是一件冗長(zhǎng)乏味且煩人的事。
Cynthia Sung之前曾是麻省理工學(xué)院Daniela Rus團(tuán)隊(duì)的一員，如今已經(jīng)成為了賓夕法尼亞大學(xué)的一名教授。本周二，在機(jī)器人與自動(dòng)化大會(huì)（ICRA）上，他展示了一個(gè)制造兼容且可控機(jī)器人結(jié)構(gòu)體的全新方法，并稱之為附加自折疊技術(shù)。受到折紙手工的啟發(fā)，該技術(shù)可以利用具備自折疊功能的2D材料創(chuàng)造3D形狀，而你所需要做的，就是把它們放進(jìn)熱水里即可。
基本上，你需要先設(shè)計(jì)好一個(gè)對(duì)象的3D模型，然后使用軟件把對(duì)象轉(zhuǎn)化成為很多不同的層，而且每一層都需要和對(duì)應(yīng)的上一層及下一層聯(lián)系在一起，但是卻要有一點(diǎn)折疊皮瓣。一旦你已經(jīng)準(zhǔn)備好了所有的設(shè)計(jì)，你就可以使用一個(gè)乙烯切割機(jī)在一個(gè)聚脂薄膜和聚氯乙烯的“三明治”上打印出來(lái)。
在折疊之前，你首先得到的可能會(huì)是一個(gè)你期待所創(chuàng)建的3D對(duì)象連接橫截面的、又長(zhǎng)又瘦的條帶，但是一旦你把它放進(jìn)到一個(gè)接近沸騰的熱水里，聚氯乙烯（PVC）就會(huì)受熱，然后每一個(gè)部位都會(huì)被收縮，然后只需短短幾秒鐘，就能變成預(yù)先設(shè)定好的形狀。
不僅如此，該軟件還有另一個(gè)功能，可以在設(shè)計(jì)對(duì)象內(nèi)加入一種所謂”對(duì)抗性“（使用的是和釣魚線一樣的原材料），這樣的效果就是，當(dāng)一側(cè)被壓扁，另一側(cè)就會(huì)被彈起，從而形成一個(gè)受控曲線。
這些研究人員使用了能夠自我附加折疊功能的解決方案，制造了一個(gè)完整的海星模型（下圖a），這個(gè)模型擁有靠伺服電機(jī)控制的腱體，允許其執(zhí)行不同的云端（下圖 b-g）。
研究人員還能夠使用該技術(shù)設(shè)計(jì)和制造一個(gè)非常復(fù)雜的機(jī)器人海星，在它的五條腿（或是五個(gè)首筆）中，每一個(gè)都使用了四個(gè)螺絲來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)維度云端。制作每一個(gè)海星的腿大約只需要50分鐘，你真的不需要考慮太多它的運(yùn)動(dòng)范圍。通過將肌腱組合在一起，所有的腿就能依靠六個(gè)舵機(jī)控制，朝著順時(shí)針或是逆時(shí)針方向彎曲，同時(shí)也能將組合中的兩條或三條腿向上或向下彎曲。在這個(gè)時(shí)候，你是不是想到了一個(gè)其他用例場(chǎng)景？沒錯(cuò)！如果把這個(gè)解決方案應(yīng)用到一個(gè)五指操控器上，而不是設(shè)計(jì)一個(gè)海星，相比會(huì)發(fā)揮更大的用途。
利用這個(gè)解決方案，制造相對(duì)復(fù)雜的機(jī)器人，特別是當(dāng)你需要制造一些對(duì)重量和體積有要求限制的機(jī)器人情況下（比如制造一些在太空旅行獲行星探測(cè)條件下使用的機(jī)器人），整個(gè)制造速度會(huì)變得更快，而且也會(huì)更加簡(jiǎn)單。你所要做的，只需攜帶一些材料和切割器，然后把你所需要的機(jī)器人設(shè)計(jì)好，甚至可以把他們“壓扁”然后要用的時(shí)候一打印，即可使用。
當(dāng)然，在整個(gè)過程中最耗時(shí)間的一部分，可能就是處理肌腱部分，這可能需要一個(gè)人力，同時(shí)大約占用大約一半的制造時(shí)間。不過，研究人員正在探索在制造過程中嵌入肌腱的相關(guān)解決方案，雖然這種方法可能會(huì)讓整個(gè)流程變得有一點(diǎn)復(fù)雜，但是卻能讓整體制造速度獲得顯著提升。
