Le quadrupède à l’échelle centimétrique utilise des leviers courbés en origami

Les robots marchant et rampant de quelques centimètres sont recherchés pour leur capacité à explorer des environnements étroits ou surpeuplés et pour leurs faibles coûts de fabrication. Aujourd’hui, en s’appuyant sur leur development inspirée de l’origami, des chercheurs dirigés par Cynthia Track, professeure adjointe à l’Université Gable au Département de génie mécanique et de mécanique appliquée (MEAM) de l’École d’ingénierie et de sciences appliquées, ont formulé une approche plus easy pour concevoir et fabriquer ces robots.

Connue sous le nom de CurveQuad, cette créature à quatre pattes de l. a. taille d’un centimètre utilise des formes courbes en origami pour se plier, se déplier, ramper et se diriger, le tout à l’aide d’un seul moteur. Les rides courbes de cette method ont des propriétés mécaniques intéressantes par rapport aux conceptions de rides droites plus couramment utilisées automobile elles induisent une courbure de l. a. feuille pliée. L’énergie stockée dans les rides de pliage et dans les plaques de pliage permet des mouvements complexes qui peuvent être contrôlés et inversés en utilisant moins d’actionneurs.

“Le robotic est succesful de faire ces choses parce qu’il utilise des rides courbes”, explique Track, qui est également membre du Laboratoire de Pennsylvanie pour l. a. robotique générale, l’automatisation, l. a. détection et l. a. belief (GRASP). “Parce que c’est easy et donc relativement bon marché, nous envisageons que des conceptions similaires pourraient être réalisées à l’avenir pour un déploiement rapide d’essaims robotiques, qui peuvent être produits pour des bucks, voire des centimes par robotic.”

L’article intitulé « CurveQuad : Une pièce d’origami quadrupède centimétrique qui exploite les rides courbes pour se plier et ramper avec un seul moteur » a été publié dans l. a. revue. Actes de l. a. conférence internationale IEEE/RSJ sur les robots et systèmes intelligents. Les chercheurs ont présenté leurs travaux le 2 octobre lors de l. a. conférence internationale IEEE/RSJ 2023 sur les robots et systèmes intelligents (IROS 2023), qui s’est tenue à Détroit, dans le Michigan.

Le moteur distinctive du CurveQuad pour le pliage et le mouvement automatiques réduit l. a. masse et l. a. taille globales du robotic. L. a. conception inspirée de l’origami simplifie également le processus de fabrication et d’assemblage d’un robotic de l. a. taille d’un centimètre en fabriquant le robotic entier, ou ses events, à partir de quelques feuilles plates de matériau, puis en le pliant en une forme 3-D, souvent avec une électronique et des composants entièrement intégrés. moteurs. Et le compte est à bord. Ces processus de fabrication sont également adaptables à l. a. manufacturing de masse.

CurveQuad est un nouvel ajout à l’espace de conception peu peuplé des robots de marche orientables à moteur distinctive. Il ne mesure que huit centimètres de lengthy et pèse environ 11 grammes, ce qui est relativement petit et léger pour un robotic marcheur motorisé, explique Daniel Fischbach, auteur major et doctorant au laboratoire de robotique de Track.

“L’have an effect on plus massive du CurveQuad est de contribuer à l. a. preuve que l. a. courbure belle et douce des plis curvilignes peut produire un mouvement complexe et utile à partir de modèles de plis très simples”, dit-il. « Le motif de sertissage incurvé est l. a. caractéristique centrale qui permet au CurveQuad de se replier, de ramper et de se diriger automatiquement avec un seul moteur. »

Les chercheurs ont démontré un contrôle de base par rétroaction en pointant le robotic vers une supply de lumière provenant de différents emplacements et instructions de départ. L’équipe a ensuite fait l. a. démonstration de l’assemblage en essaim avec quatre robots se dirigeant simultanément vers l. a. lumière. Les résultats mettent en évidence remark les plis courbés de l’origami dans les robots auto-assemblables et déployables prennent en rate des mouvements complexes tels que l. a. locomotion. Les recherches futures examineront remark de petits robots jetables peuvent explorer des environnements surpeuplés ou dangereux.

“CurveQuad fait partie d’une ligne de travail de notre laboratoire axée sur l. a. simplification de l. a. conception et de l’assemblage des robots afin qu’ils puissent être facilement accessibles, personnalisables et utilisés par le grand public”, explique Track. “Pensez, par exemple, à amener une boîte de robots plats à un endroit, puis à les plier tous et à vous promener pour faire de l’exploration ou de l. a. détection, puis à les remettre dans l. a. boîte pour les stocker jusqu’à l. a. prochaine utilisation. Nous travaillons actuellement sur une deuxième model de ce robotic avec une électronique entièrement intégrée afin que nous puissions démontrer cette capacité.

Les fichiers de fabrication complets et les vidéos du robotic sont disponibles sur sung.seas.upenn.edu/publications/curvequad.