會跑會游還會自我消滅的MIT新微型自摺紙機器人! Miniature Origami Robot Self-folds, Walks, Swims, and Degrades

機器人最基本的組態就是支撐的硬結構，活動的軟關節還有驅動的馬達。以往這些元件需要用不同的材料跟電機結構來完成，最近MIT跟慕尼黑工業大學展示了一種新的可能性-用自組裝的摺紙技術加上磁場激發來做成小的機器人。主要的構造很簡單，PVC跟磁性材料被包覆在兩層以紙或PS組成的薄片中，其中在放置一塊小的釹鐵硼磁鐵，包覆的這兩層薄片先以雷射切割，所以留下了可以彎曲的溝槽做為關節。然後把這機器人放到加熱板上，一但加熱，PVC開始變形，因為所夾的薄片有不同的溝紋，所以就自己摺起來成不同形狀，其中硬的板狀結構跟軟的活動關節也都有了。


會動的原因是因為有磁性材料層跟中心磁鐵兩個對磁場有反應的材料，所以當外加磁場時這兩種材料間的吸引力就會增加 (物理小知識: 磁場中磁性物質會頃向順著磁場排列且相吸)，所以如果加上一個震盪的磁場，這小機器人就會開始抖動起來，如同振動馬達馬達一樣，所以只要整體結構有非對稱性，震動就會造成運動，就可以跑了！（實驗中使用15 Hz的磁場頻率，這跟整體材料的共振條件有關，也是就關節有綸軟跟質量的分布）
 
實際操作上實驗中加了四組電磁鐵，所以也可以用磁場強與方向分布控制運動的方向，所以可以做到躲開障礙物這種運動。當然可以產生運動的結構，除了利用震動周期中摩擦力的不對稱來運動外，也有可能靠震動變形中流體阻力的不對稱性來游泳，所以這款磁激發的機器人也可以在水面運動。最後最後，因為材料特性，如果放在可以溶解的溶液中，就會分解了。 整個展示影片如下:


其實，同樣的加熱摺疊原理去年已經展示過了，如同下面的影片，只是去年的馬達是外加的振動馬達，今年變成磁鐵震動...



而振動機器人也是已經熟知的科學玩具，可以參看牙刷機器蟲的運動 ，自我摺疊的實驗在近年也很多，如自己折起來的薄膜! Plastic sheets perform auto-origami，或許下次有心的朋友花些巧思融合一些科學原理，也可以做出更好更厲害的機器人喔～　:D


國外報導參看
http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/origami-robot-folds-itself-up-does-cool-stuff-dissolves-into-nothing