Robot terbuat dari bahan kirigami yang bisa dilipat sendiri – Sains Terkini


Para peneliti telah menunjukkan bagaimana teknik yang diilhami kirigami memungkinkan mereka untuk merancang lembaran tipis bahan yang secara otomatis mengkonfigurasi ulang menjadi bentuk dua dimensi (2D) baru dan struktur tiga dimensi (3D) dalam menanggapi rangsangan lingkungan. Para peneliti menciptakan berbagai perangkat robot sebagai bukti konsep untuk pendekatan tersebut.

"Ini adalah kasus pertama yang kita ketahui di mana pola kirigami 2D membentuk kembali secara mandiri menjadi struktur 3D yang berbeda tanpa input mekanik," kata Jie Yin, asisten profesor teknik mesin dan kedirgantaraan di North Carolina State University dan penulis makalah yang sesuai makalah. di tempat kerja. "Alih-alih, kami menerapkan energi dalam bentuk panas, dan material itu menata ulang dirinya sendiri."


Kirigami adalah bentuk seni di mana selembar kertas dipotong dan dilipat untuk membuat bentuk dan struktur baru.

Konsep "aktif kirigami" yang baru bergantung pada bahan tiga lapis, yang terdiri dari dua lapisan luar yang tidak responsif terhadap panas, dan lapisan polimer di tengah yang berkontraksi sebagai respons terhadap panas. Bentuk dan struktur material dikendalikan dengan dua cara. Melalui potongan, yang menembus ketiga lapisan, mengontrol rentang gerak material. Etsa, yang menembus lapisan luar dan mengekspos polimer yang responsif terhadap panas, mengontrol sudut dan arah di mana bahan terlipat, serta seberapa jauh ia terlipat. Saat bahan terlipat, ia akan membuka potongan, mengubah bentuk lembaran menjadi desain 2D atau 3D.

"Kita bisa membuat template 2D dengan pola pemotongan yang sama dan menggunakannya untuk membuat banyak struktur 3D yang berbeda dengan membuat sedikit perubahan pada etsa," kata Yin. "Ini secara efektif membuat lembar kirigami aktif dapat diprogram."

Sebagai bagian dari bukti konsep mereka, para peneliti menggunakan pendekatan kirigami mereka untuk membuat rangkaian mesin kirigami termoresponsive, termasuk perangkat pegangan sederhana dan kotak lipat sendiri. Para peneliti juga menciptakan robot lunak dengan tubuh kirigami dan kaki pneumatik. Dengan mengubah orientasi tubuh, para peneliti dapat dengan cepat mengubah posisi kaki, mengubah arah gerakan robot.

"Kami menggunakan polimer suhu-responsif untuk pekerjaan ini, tetapi tidak ada alasan untuk berpikir bahwa bahan polimer responsif-rangsangan lainnya – seperti kristal cair fotoaktif – tidak akan bekerja juga," kata Yin. "Kami senang menjelajahi berbagai aplikasi potensial untuk bahan kirigami aktif yang dapat diprogram ini."


Video dari mesin pembuktian konsep dapat dilihat di https://www.youtube.com/watch?v=4U2ARa83188&feature=youtu.be.

Video yang menggambarkan cara kerja kirigami aktif dapat dilihat di https://www.youtube.com/watch?v=KozSomLoKIg.

Referensi:

Materi disediakan oleh Universitas Negeri Carolina Utara. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.