一种基于折纸的机器人结构，灵感来自瓢虫的翅膀

首尔国立大学的研究人员最近开发了一种紧凑，轻巧的折纸结构，其灵感来自瓢虫。在《科学机器人》杂志上发表的一篇论文中，他们展示了如何使用这种结构来建造有翼的滑翔机器人。跳滑运动是一种结合了滑行和跳跃运动的特殊运动风格。

“我们的目标是为跳滑机器人开发机翼，”软机器人研究中心主任，这项研究的首席研究员赵久进告诉TechXplore。“跳跃式滑行运动可以提高机器人的能源效率和行进距离。为此，机翼应在空气动力的作用下可折叠，迅速展开且具有弹性。”

在过去的研究中，大多数研发跳滑机器人的研究人员都采用了设计策略，即在机器人机翼上增加连杆，弹簧和致动器。但是，这些技术往往会使机器人特别笨重，从而阻碍了机器人的整体运动性能。

Cho和他的同事们着手开发一种跳滑机器人的设计策略，该策略从自然界，尤其是从瓢虫甲虫中汲取灵感。瓢虫可以在0.1秒内迅速展开复杂折叠的翅膀；比眨眼短的时间。

此外，众所周知，瓢虫的翅膀具有很高的强度和坚固性，可以防止它们在高频率拍打时折叠或屈曲。Cho和他的同事们希望创建一种人造结构，其质量类似于瓢虫的机翼，可以快速高效地部署为机翼。

该研究的第一作者Sang-MinBaek解释说：“我们开发了一种新颖的折纸结构，该结构在大力量下可以快速自我部署并具有弹性。”“然后，我们将这种新颖的折纸结构应用于可部署机翼模块的机翼框架。基于此可部署机翼模块，我们能够构建具有轻巧，可折叠但坚固的机翼的滑行机器人。”

瓢虫的翅膀既容易展开又能抵抗的原因是它们围绕着独特形状的带状弹簧状静脉而建。当瓢虫的翅膀折叠时，这种带状弹簧状的静脉会变形，从而将弹性能量存储在其中。这种存储的能量最终使机翼能够快速，轻松地展开。

Baek解释说：“由于带状弹簧状静脉的横截面弯曲，机翼在较大的空气动力作用下也很结实，就像卷尺保持其笔直的形状一样。”“我们将其几何形状和顺应性应用于折纸结构的各个方面。因此，折纸结构无需任何其他组件即可获得能量存储和自锁功能。”

传统上，折纸结构是由平坦且刚性的小面组成，并具有高度灵活的折叠线。然而，在机器人技术的应用中，这些常规结构往往在能量存储和锁定能力方面存在局限性。因此，Cho和他的同事决定采用一种不同的折纸方法，该方法需要将弯曲的几何形状整合到各个小平面中，基本上将每个小平面都视为可变形元素。

Cho说：“使用这种方法，折纸结构无需任何其他组件即可获得能量存储和锁定能力。”“此外，这种折纸设计方法可以轻松地应用于常规的折纸结构制造过程。因此，我们的折纸设计方法（我们称为顺应性折纸）可以轻松地应用于多种可部署系统。”

到目前为止，Cho和他的同事在单个跳滑机器人上应用并测试了基于折纸的结构，但是在将来，它可以用于创建其他几个机器人。此外，他们的研究更多地关注折纸结构本身，而不是最终的机器人。因此，在接下来的研究中，研究人员计划研究他们使用折纸结构建造的跳滑机器人的性能和功能。

Cho说：“我们开发的多模式机器人可以结合跳跃，爬行，滑行，拍打和栖息等功能来克服各种崎rough地形。”“自然界使用功能组合来产生这些运动，但是当前的机器人只专注于单一功能。通过开发适合于组合多种功能的新组件，未来的机器人可以具有多模式功能，而无需增加复杂性或重量的机器人“。