可打印的机器人在加热时自组装

时间：2021-09-22 10:25:02 来源：

使用新的算法和电子元件，研究人员展示了可打印机器人组件的承诺，当加热时，自动折叠成规定的三维配置。

可打印的机器人 - 可以从3-D打印机生产的部件组装的机器人 - 长期以来一直是Daniela Rus，Andrew和Erna Viterbi Mit Mit电脑科学教授的研究中的研究主题。

在今年的IEEE机器人和自动化国际会议上，RUS的集团及其合作者介绍了这个想法的新皱纹：可触及的机器人。

在两个新论文中，研究人员展示了可打印机器人组件的承诺，当加热时，将加热，自动折叠成规定的三维配置。

一篇论文介绍了一种系统，该系统采用三维形状的数字规范 - 例如计算机辅助设计或CAD，文件 - 并产生将使一块塑料能够通过自我再现它的二维图案。折叠式的。

另一本文说明了如何从自折叠激光切割材料构建电气部件。研究人员为电阻器，电感器和电容器以及传感器和执行器提供了设计 - 机电“肌肉”，使机器人的运动能够。

“我们有这个硬件编译器的这一大梦，您可以在哪里指定，”我想要一个将与我的猫一起玩的机器人“，或者'我想要一个将打扫地板的机器人'和这种高级规格，你实际上生成了一个工作设备，“Rus说。“到目前为止，我们已经解决了空间中的一些子问题，其中一个子问题是你有一个图片的那个端到端系统，另一端你有一个实现该图片的对象。以及我们在本市管道中使用的相同数学模型和原则，我们还用于创建这些折叠的电子产品。“

两篇论文都在以前的研究中，罗斯与埃里克·德纳省合作，这是麻省理工学院的计算机科学与工程教授的埃里克·德纳这项工作探索了如何调整折纸以创建可重新配置的机器人。

所有的角度

新工作中的关键差异，解释了Shuhei Miyashita，Shuhei Miyashita，Rus'实验室的博士和两篇论文中的一作者，是一种精确地控制加热片褶皱的角度的技术。Miyashita在刚性聚酯的两薄膜之间夹着一张聚氯乙烯（PVC），以搭配不同宽度的狭缝。当加热时，PVC合同和狭缝关闭。其中聚酯薄膜的边缘彼此压靠，它们变形PVC。

例如，在顶部聚酯薄膜中的狭缝和底部膜中的另一个平行于其平行的狭缝。但是假设，顶部薄膜中的狭缝也比底部窄。作为PVC收缩，顶部狭缝的边缘将彼此压靠，但是底部狭缝的边缘之间仍然存在间隙。然后整个纸张将向下弯曲，直到底部边缘也相遇。最终角度是顶部和底部狭缝的宽度差的函数。

然而，制造狭缝的模式并不像折叠折纸折痕图案一样简单，并相应地调整宽度。“你正在做这个真正复杂的全球控制，同时在系统中移动每个边缘，”她说。“你想以这样的方式设计那些边缘，使得构成所有这些动作的结果实际上互相干扰，导致正确的几何结构。”

Byoungkwon An，另一个Rus'学生，是关于解释3-D图像的系统的牵头作者。他在哈佛大学的罗弗林教授和罗伯特伍德教授实验室中加入了Rus，Miyashita，Demaine和其他五位研究人员。

现在发生的事

Miyashita是另一方面的领导作者，其同革包括苏黎世大学和东京大学的Rus。

在该论文中，研究人员使用涂有铝的聚酯来制造可折叠电子元件。Miyashita手动设计了这些组件，因为有必要不仅仅是他们的几何属性，而且是它们的电气性质。传感器Miyashita设计了看起来像一个小小的手风琴。每个手风琴折叠都包含一个单独的电阻器，并且当压缩折叠时，总电阻比例地变化，对通过传感器的电流具有可测量的影响。

致动器 - 可以使机器人移动 - 是可折叠线圈，这需要用一对可以被电流磁化的铁缸增强。铝不是足够好的导体，以产生施加多大力的致动器，但铜涂层聚酯应该做诀窍。

图像：麻省理工学院新闻

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