厘米长的折纸机器人

在最近举行的机器人与自动化国际会议上，麻省理工学院的研究人员展示了一种可打印的折纸机器人，它在加热时可以从一块塑料片上折叠起来，从前到后测量大约一厘米。

机器人只能称重三分之一克，可以游泳，爬坡，穿越崎岖的地形，并承受两倍的重量。除自折叠塑料板外，机器人唯一的部件是固定在其背面的永久磁铁。它的运动受外部磁场控制。

麻省理工学院电子工程和计算机科学研究生以及机器人的联合开发人员之一辛西娅·朗(Cynthia R. Sung)说：“整个步行运动都融入了机器人的机械结构中。” “在之前的[折纸]机器人中，他们不得不设计电子设备和电机来驱动车身本身。”

在描述机器人的纸上加入Sung是她的顾问，Daniela Rus，麻省理工学院电气工程和计算机科学系的Andrew和Erna Viterbi教授; 第一作者Shuus Miyashita，罗斯实验室的博士后; Steven Guitron刚从麻省理工学院获得机械工程学士学位; 和慕尼黑工业大学的Marvin Ludersdorfer。

神奇的航程

机器人的设计是由一个假设的应用程序推动的，其中将微小的材料片注入人体，导航到干预部位，折叠起来，当他们完成指定的任务时，溶解。为此，研究人员用液体可溶性材​​料制作原型。一个原型机器人几乎完全溶解在丙酮中(永久磁铁仍然存在); 另一种产品含有可溶于水的成分。

“我们完成从出生到生命，活动和生命结束的循环，”Miyashita说。“圈子关闭了。”

在所有研究人员的原型中，自折叠片有三层。中间层总是由聚氯乙烯组成，聚氯乙烯是一种常用于管道管道的塑料，在加热时会收缩。在丙酮可溶的原型中，外层是聚苯乙烯。

通过激光切割机切入外层的狭缝引导折叠过程。如果在片材的相对侧上的两个狭缝具有不同的宽度，则当中间层收缩时，它迫使较窄的狭缝的边缘在一起，并且片材在相反的方向上弯曲。在他们的实验中，研究人员发现这张纸将在大约150华氏度时开始折叠。

一旦机器人将自己折叠起来，正确地将磁场施加到其背面的永磁体上会导致其身体弯曲。机器人的前脚和地面之间的摩擦力非常大，以至于前脚保持固定而后脚抬起。然后，另一个磁场序列导致机器人的身体稍微扭曲，这打破了前脚的粘连，机器人向前移动。

外部控制

在他们的实验中，研究人员将机器人放置在一个矩形平台上，每个角上都有一个电磁铁。他们能够迅速改变电磁铁场的强度，使机器人每秒可以移动近四个体长。

除了机器人的液体可溶性版本外，研究人员还制作了一个外层导电的原型。受到Rus和Miyashita 早期工作的启发，研究人员设想一个微小的导电机器人可以充当传感器。与其他物体接触 - 无论是机械系统中的化学沉积物还是微生物或体内细胞 - 都会以特有的方式破坏通过机器人的电流，并且电信号可以传递给操作人员。

研究机器人技术的康奈尔大学机械和航空航天工程教授霍德利普森说：“制造小型机器人尤其具有挑战性，因为你不仅要采用现成的部件并将它们连接在一起。” “这是一个具有挑战性的机器人角度，他们已经能够解决它。”

“他们使用数字制造技术，以便将制造业的智能嵌入到材料中，”Lipson补充道。“我认为他们描述的技术可以扩展到越来越小的尺寸，因此它们绝不会达到极限。