Hyper Yoshimura: How a slight tweak on a classical folding pattern unleashes meta-stability for deployable robots

要約

折り紙に触発された展開可能な構造は、ロボットおよび建築用途向けの軽量、コンパクト、および再構成可能なソリューションを提供します。
新たに特定された非対称の「ポップアウト」および「ハイパーフォールド」構成を含む、多様なメタスト可能な状態をサポートするヨシムラオリモジュールの幾何学的および機械的フレームワークを提示します。
これらの状態は、傾斜角、位相シフト、傾斜の高さの3つのパラメーターによって支配され、個別のプログラム可能な変換を可能にします。
このモデルを使用して、モジュールを積み重ねて複雑な3Dシェイプを概算する展開可能なブームに積み重ねるために、前方および逆運動戦略を開発します。
機械的テストを通じてアプローチを検証し、オブジェクトの操作、ソーラー追跡、および荷重を負担する高いパフォーマンスが可能な腱および空気圧式が作動するヨシムラスペースクレーンを実証します。
メータースケールのソーラー充電ステーションは、デザインのスケーラビリティをさらに示しています。
これらの結果は、地上環境と空間環境の両方で適応可能で多機能展開可能なシステムのための有望なプラットフォームとしてヨシムラ-ORI構造を確立しています。

要約(オリジナル)

Deployable structures inspired by origami offer lightweight, compact, and reconfigurable solutions for robotic and architectural applications. We present a geometric and mechanical framework for Yoshimura-Ori modules that supports a diverse set of metastable states, including newly identified asymmetric ‘pop-out’ and ‘hyperfolded’ configurations. These states are governed by three parameters — tilt angle, phase shift, and slant height — and enable discrete, programmable transformations. Using this model, we develop forward and inverse kinematic strategies to stack modules into deployable booms that approximate complex 3D shapes. We validate our approach through mechanical tests and demonstrate a tendon- and pneumatically-actuated Yoshimura Space Crane capable of object manipulation, solar tracking, and high load-bearing performance. A meter-scale solar charging station further illustrates the design’s scalability. These results establish Yoshimura-Ori structures as a promising platform for adaptable, multifunctional deployable systems in both terrestrial and space environments.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google