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Prendendo spunto dalla natura, ecco i robot ispirati agli origami

by Huro
robot ispirati agli origami

L’abilità dell’arte orientale che consiste nel piegare un foglio di carta piatto in strutture diverse è conosciuta come origami. In natura sono tanti gli esempi di origami. Per esempio l’ala di una forbicina, insetto appartenente alla famiglia dei dermatteri, presenta un design elaborato molto più ingegnoso rispetto a qualsiasi struttura creata dall’uomo.

I ricercatori dell’ETH Zurigo hanno sviluppato strutture multifunzionali, robot ispirati agli origami, stampando i pezzi in 4D. Il principio di progettazione imita proprio la struttura dell’ala di una forbicina.
Quando l’ala dell’insetto si espande, raggiunge una grandezza che è dieci volte più grande rispetto a quando è chiusa e rappresenta uno dei più alti rapporti di piegatura del regno animale. Questa grande apertura permette all’insetto di volare. Mentre il modo compatto di retrarre le ali gli consente di scavare sottoterra senza danneggiare le proprie ali.

Un’altra caratteristica particolare delle ali è rappresentata dal fatto che nel momento in cui sono aperte esse rimangono rigide senza che ci sia il bisogno di adoperare la forza muscolare per garantire la stabilità delle stesse. Con un solo movimento riescono a piegarsi su se stesse allo stesso modo, ovvero senza che ci sia un’azione muscolare.

Arrivano i robot ispirati agli origami

I ricercatori dell’ETH di Zurigo e della Purdue University hanno studiato le ali delle forbicine ed hanno creato una struttura artificiale che funziona sullo stesso principio. Lavoro che è stato pubblicato anche sulla rivista Science.
Per analizzare la struttura e la funzione dell’ala, l’autore principale dello studio, Jakob Faber, del gruppo di ricerca guidato da André Studart, professore di materiali complessi presso l’ETH di Zurigo, in collaborazione con il professor Andres Arrieta della Purdue University, ha eseguito una simulazione al computer della funzione dell’ala.

Questo esperimento ha dimostrato che se l’ala dovesse operare secondo il principio del classico origami, usando pieghe rigide e dritte con una somma angolare di 360 gradi nelle loro intersezioni, la forbicina sarebbe in grado di piegare l’ala fino ad un terzo della sua dimensione. Infatti, il fattore cruciale nella progettazione dell’ala dell’insetto riguarda le sue pieghe elastiche che possono funzionare sia come una molla di estensione che di rotazione.

I ricercatori hanno trasferito i risultati delle simulazioni effettuate al computer ad una stampante 3D multi materiale. Ciò ha permesso di produrre direttamente un oggetto 4D che comprende quattro piastre di plastica collegate tra loro da un giunto elastico morbido.
Le funzioni elastiche delle pieghe di collegamento sono state programmate nel materiale per consentire movimenti di estensione o rotazione, imitando così il modello biologico.

Utilizzi dei robot ispirati agli origami

Nella fase successiva, i ricercatori hanno trasferito il principio su elementi più grandi ed hanno stampato una pinza origami a molla. Struttura che si piega automaticamente, si blocca e di conseguenza in grado di afferrare oggetti senza che ci sia bisogno di un azionamento esterno.

Gli elementi auto-pieganti 3D stampati in questa maniera, attualmente sono disponibili solo come prototipi. Ma una potenziale applicazione potrebbe essere nell’elettronica pieghevole. Oppure per essere integrate alle vele solari dei satelliti, avendo il vantaggio di pesare poco e di non essere ingombranti, dato che non richiedono alcun attuatore o stabilizzatore aggiuntivo.

Non solo, secondo i ricercatori dell’ETH questo sistema può essere impiegato anche nella costruzione di tende pieghevoli, mappe, ed in altre costruzioni di uso comune.

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