Техника оригами помогла создать самосборный складной квадрокоптер

Stefano Mintchev et al. / Science Robotics, 2018
Швейцарские инженеры разработали оригами-структуру, выдерживающую большую нагрузку в заданных направлениях, но при этом легко складывающуюся при нагрузке в другом направлении. Она представляет композит, состоящий из жестких и эластичных слоев, от организации которых зависят свойства всей конструкции. Разработчики продемонстрировали применение конструкции на примере дрона со складными и самопроизвольно выпрямляющимися плечами. Статья опубликована в журнале Science Robotics.
Инженеры нередко используют в своих конструкциях технику складывания, напоминающую оригами. Это позволяет экономить место при транспортировке и даже реализовывать необычные механизмы, например, преобразующие вращательное движение в поступательное. Но у такого подхода есть и недостатки. Как правило, такие конструкции состоят либо из жестких материалов и множества соединений, склонных к поломкам, либо гибких и неспособных сопротивляться сильным нагрузкам.
В начале 2018 года группа ученых из Швейцарии и США описала метод создания оригами-структур, совмещающих в себе жесткие и мягкие материалы, способных действовать в качестве пружины и блокироваться в одном или двух стабильных положениях. Теперь другая группа ученых под руководством Дарио Флореано (Dario Floreano) из Федеральной политехнической школы Лозанны развила эту идею и адаптировала подобные структуры для сильных нагрузок, а также создала несколько функциональных устройств на их основе.
Как и авторы предыдущей работы, исследователи использовали конструкцию, похожую на строение крыльев некоторых насекомых. Большую часть их крыла занимают жесткие фрагменты кутикулы, соединенные между собой эластичным белком резилином. В созданном инженерами искусственном аналоге роль жесткой основы играет полиметилметакрилат, более известный как оргстекло, а в качестве эластичного материала выступает силиконовый эластомер. Исследователи отмечают, что по своим механическим свойствам, например, модулю Юнга, эти материалы очень близки к своим природным аналогам.
В результате образуется материал, который в местах складывания проявляет двойную жесткость. При небольшой нагрузке, не превышающей порог, заданный предварительно растянутым эластомером, материал не изгибается, а при превышении пороговой нагрузки он начинает обратимо изгибаться и возвращает исходную форму после прекращения нагрузки.
Григорий Копиев