Классические роботизированные манипуляторы – это комбинация из нескольких сегментов и нескольких актуаторов, таких как электромоторы или гидравлические приводы. Они способны самостоятельно управлять своим движением, причем, как правило, имеют большую силу.

Интересно Эра роботов: машины стали чаще заменять людей на производствах

На практике почти всегда применяют манипуляторы такого типа, но в исследованиях инженеры часто используют другой подход, при котором манипулятор представляет собой пассивную конструкцию, а приводят ее в движение внешние стимулы, такие как магнитное поле или нагрев.

Чаще всего этот подход применяют в разработке совсем небольших медицинских приборов и роботов, работающие внутри тела, поскольку пока для них нет достаточно миниатюрных и при этом эффективных компонентов.

Оригами-щупальце, которое управляется магнитным полем

В относительно больших роботах и манипуляторах управление движением внешними стимулами стараются использовать гораздо реже. Одну из таких разработок представила команда инженеров из Университета штата Огайо и Технологического института Джорджии под руководством Жуйке Чжао.

Кроме использования магнитного управления манипулятор примечателен и тем, что состоит из сложных сегментов, выполненных в технике оригами.

Авторы использовали определенный узор оригами, который, кстати, не впервые используется в робототехнике – паттерн Креслинга, который был впервые описан Бируте Креслингом. Как правило, его применяют в цилиндрической конструкции, где цилиндр состоит из двух съемных треугольников, расположенных под углом к оси цилиндра.

Оригами конструкция на базе паттерна Креслинга-смотрите видео:

Как работает оригами-щупальце

Созданный авторами новой работы манипулятор состоит из сегментов, которые в свою очередь образованы паттерном Креслинга.

  • Сам цилиндрический паттерн собран из бумаги или полипропилена (инженеры собрали прототипы из различных материалов).
  • С торцов он закрыт пластиной из силиконового эластомера с магнитными включениями из сплава неодима, железа и бора.
  • Каждую пластину авторы намагничивали отдельно, задавая определенное направление намагниченности.

Благодаря такой структуре инженеры смогли использовать для управления внешнее магнитное поле: при его создании пластины стремятся ориентироваться так, чтобы их собственная намагниченность совпадала с направлением поля.

Не пропустите Маск анонсировал Tesls Bot – робота-гуманоида для рутинных задач: вы сможете от него убежать

Комбинируя в одном манипуляторе пластины с различной намагниченностью, а также управляя характеристиками внешнего поля, инженеры добились разницы в поведении прототипов, а также управление движением отдельных сегментов.

С помощью одного из них они даже смогли захватить небольшой предмет, обхватив его вокруг.

Оригами–щупальце в работе – смотрите видео: