近日，伊利诺伊大学的研究人员3D打印了一个由折纸启发的爬行机器人。并将研究结果发表在最近的智能材料与结构学术杂志上，新的创新对于机器行业的折叠原理和生物灵感设计的重新思考具有重要的意义。

虽然由生物灵感创造的机器人并不是什么新鲜事物，但伊利诺伊州的研究人员从全新的角度来看待这个领域。机械和科学工程助理教授Aimy Wissa和Sameh Tawfick不是创造一个模仿人类行为的机器人，而是从经常被忽视的生命形式（如蚯蚓、细菌和金星蝇皮）吸取灵感。

类似地，团队使用材料证明此研究是激进但有效的：爬行机器人成功地将先进的3D建模和3D打印技术与古老的折叠方法（如折纸）相结合。结果是一个小而紧凑的机器人，不像以前曾经见过的那样。

“我们的论文介绍了一种由生物启发的爬行机器人的设计，”Wissa说。“机器人使用折纸构建模块来模拟蚯蚓的步态和同种异体性质以及定向材料设计，以模仿蚯蚓的功能，防止倒塌。”

在研究生Alexander Pagano和本科生Brian Chien的帮助下，Wissa和Tawfick利用折纸折叠原理来建立和启动专门的机构和机器。整合的可能是从小型廉价机器人到可部署的自适应结构的任何事情。

Tawfick解释说，主要的灵感来自软体植物，如金星蝇捕捉的快速运动以及单鞭毛细菌的游泳运动。这两种类型的生物体都使用其身体的极大灵活性来快速捕捉，在节约能源的同时实现快速运动。

团队利用折纸启发的技术来进行创造。具体来说，伊利诺伊大学的研究人员探索了克拉斯林皱纹图案的概念，一个具有多边形底座的手征（或不对称）塔。通过连接纵向和旋转运动的伸缩运动，这种折纸塔类似于螺丝。该团队决定增加屈曲不稳定性，以便从小的投入中完成蚯蚓启发的“捕捉”动作。

这种电机旋转，以及快速的膨胀和收缩，使机器人具有蠕虫般的爬行步态。折纸-3D打印小工具可以直线向前移动，以及左转和右转，一般按照预定的路径滑动。

该团队的研究是第一个使用虚拟折叠来分析折叠塔中的面板弯曲的研究。因此，该设计在能量消耗方面提供了优势，并简化了开环运动控制。

伊利诺伊大学的研究人员写道：“从平板生产功能和复杂几何的3D机械系统的能力为机器人领域带来了令人兴奋的机会，可用于远程、自主部署的系统或低成本的综合运动。”

根据其创作者解释，蠕虫启发的机器人还为在机器中使用新型材料组合和图案打开了巨大的可能性。相同的设计也可用于操纵、吊杆和活动结构。

展望未来，该团队希望继续尝试设计，看看创新可以延伸多远。在未来的发展中，Wissa指出：“我们计划继续建立我们的研究结果，以设计、建模和测试具有多种运动模式的生物灵感模块化机器人。”

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来源：3D虎