华盛顿大学的研究人员开发了一种小型机器人设备，可以通过在下降过程中“咔嚓”成折叠的姿势来改变它们在空中的移动方式。该团队在《科学机器人》杂志上发表了这些研究结果。
当这些“微型飞行器”从无人机上落下时，它们使用三浦ori折纸折叠，从翻滚和向外扩散到直接落到地面。为了分散飞行，研究人员使用几种方法控制每个设备的过渡时间:机载压力传感器(估计高度)，机载计时器或蓝牙信号。
微型飞行器的重量约为400毫克，约为指甲重量的一半，在微风中从40米(约131英尺)的高空落下，可以飞行一个足球场的距离。每个装置都有一个机载的无电池执行器，一个太阳能收集电路和控制器，可以在半空中触发这些形状的变化。微型飞行器还可以携带传感器，在飞行时测量温度、湿度和其他条件。
“使用折纸为微型飞行器开辟了一个新的设计空间，”共同资深作者维克拉姆·耶尔说，他是华盛顿大学保罗·艾伦计算机科学与工程学院的助理教授。
“我们结合了Miura-ori折叠，它的灵感来自于树叶中的几何图案，结合了能量收集和微小的致动器，让我们的飞行员能够模仿不同类型树叶在半空中的飞行。”在其展开的平坦状态下，我们的折纸结构在风中混乱地翻滚，类似于榆树叶子。但切换到折叠状态会改变周围的气流，使其稳定下降，就像枫叶落下一样。这种高能效的方法使我们能够在无电池的情况下控制微型飞行器的下降，这在以前是不可能的。”
这些机器人系统克服了几个设计难题。设备:
是否足够僵硬以避免意外的过渡宁到折叠状态前的信号。
在状态之间快速转换。设备板载执行器需要只有一个大约25毫秒NDS启动折叠。
在不受电源束缚的情况下改变形状。微型飞行器的能量收集电路利用太阳光为执行器提供能量。
目前的微型飞行器只能向一个方向过渡——从翻滚状态到下落状态。这个开关允许研究人员同时控制多个微型飞行器的下降，这样它们就可以在下降的过程中分散在不同的方向上。
研究人员说，未来的设备将能够向两个方向过渡。这种附加的功能将允许在湍流风条件下更精确地着陆。
更多信息:Kyle Johnson等人，太阳能可变形折纸微型飞行器，科学机器人(2023)。DOI: 10.1126 / scirobotics.adg4276。www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adg4276期刊信息:Science Robotics
由华盛顿大学提供
引用:无电池机器人使用折纸在半空中改变形状(2023年，9月13日
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