Design and Fabrication of String-driven Origami Robots

要約

折り紙の設計と構造は、モーフィング構造、ロボット工学、メタマテリアルなどの多くの分野で広く使用されています。
しかし、折り紙構造の設計と製作は人間の経験と技術に依存しており、時間と労力がかかります。
この論文では、ひも駆動の折り紙構造とロボットの迅速な設計と製造方法を紹介します。
私たちは、解析モデルと進化戦略（ES）に基づいて、所望の折り目パターンを生成する折り紙設計ソフトウェアを開発しました。
さらに、ソフトウェアは折り紙デザインの 3D モデルを自動的に生成できます。
次に、デュアルマテリアル 3D プリンターを使用して、必要な機械的特性を備えたラッピングベースの折り紙構造を製造しました。
平板からターゲットの 3D 構造を折り畳むために、Twisted String Actuators (TSA) を利用しました。
これらの技術の能力を実証するために、TSA によって駆動される 3D プリントされた折り紙構造を使用して、折り紙の這うロボットと折り紙のロボット アームを構築し、テストしました。

要約(オリジナル)

Origami designs and structures have been widely used in many fields, such as morphing structures, robotics, and metamaterials. However, the design and fabrication of origami structures rely on human experiences and skills, which are both time and labor-consuming. In this paper, we present a rapid design and fabrication method for string-driven origami structures and robots. We developed an origami design software to generate desired crease patterns based on analytical models and Evolution Strategies (ES). Additionally, the software can automatically produce 3D models of origami designs. We then used a dual-material 3D printer to fabricate those wrapping-based origami structures with the required mechanical properties. We utilized Twisted String Actuators (TSAs) to fold the target 3D structures from flat plates. To demonstrate the capability of these techniques, we built and tested an origami crawling robot and an origami robotic arm using 3D-printed origami structures driven by TSAs.

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