折り紙からヒントを得た形状変化する「トランスフォーマー・ボット」(Shape-Shifting ‘Transformer Bots’ Inspired by Origami)

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2024-07-29 ノースカロライナ州立大学(NCState)

ノースカロライナ州立大学のエンジニアは、折り紙の技術に触発され、3つのモーターだけで1,000以上の形に変形できるプラスチック製の立方体構造を開発しました。この発見は、多機能で荷物を運ぶことができる形状変化システム、例えば宇宙で使用されるロボット構造の実現に繋がります。研究チームは3Dプリンターで作成した36個の空洞プラスチック立方体を回転ヒンジで組み立て、トンネルや橋、多層構造などに変形させました。これにより、平面から箱型まで素早く変形し、自重の約3倍の荷物を運ぶことができます。次のステップとして、より大きな荷重に耐えられるロバストな構造の開発や、実世界での応用を目指しています。この研究は、学術誌「Nature Communications」に掲載されました。

<関連情報>

折り紙ベースの適応的階層型転移構造 Adaptive hierarchical origami-based metastructures

Yanbin Li,Antonio Di Lallo,Junxi Zhu,Yinding Chi,Hao Su & Jie Yin
Nature Communications  Published:26 July 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-50497-5

折り紙からヒントを得た形状変化する「トランスフォーマー・ボット」(Shape-Shifting ‘Transformer Bots’ Inspired by Origami)

Abstract

Shape-morphing capabilities are crucial for enabling multifunctionality in both biological and artificial systems. Various strategies for shape morphing have been proposed for applications in metamaterials and robotics. However, few of these approaches have achieved the ability to seamlessly transform into a multitude of volumetric shapes post-fabrication using a relatively simple actuation and control mechanism. Taking inspiration from thick origami and hierarchies in nature, we present a hierarchical construction method based on polyhedrons to create an extensive library of compact origami metastructures. We show that a single hierarchical origami structure can autonomously adapt to over 103 versatile architectural configurations, achieved with the utilization of fewer than 3 actuation degrees of freedom and employing simple transition kinematics. We uncover the fundamental principles governing theses shape transformation through theoretical models. Furthermore, we also demonstrate the wide-ranging potential applications of these transformable hierarchical structures. These include their uses as untethered and autonomous robotic transformers capable of various gait-shifting and multidirectional locomotion, as well as rapidly self-deployable and self-reconfigurable architecture, exemplifying its scalability up to the meter scale. Lastly, we introduce the concept of multitask reconfigurable and deployable space robots and habitats, showcasing the adaptability and versatility of these metastructures.

0109ロボット
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