Meta-Ori：基于非线性可膨胀软执行器的单体 meta-折叠
机器人学
2025-10-13 v1 软凝聚态物质
摘要
软材料和细长结构的非线性力学响应被有意设计用于编程功能，如序列化、放大响应、快速能量释放等。然而，典型的非线性执行器设计（如气球、倒置膜片、弹簧）受限于设计参数空间且制造工艺复杂，限制了更精细功能的实现。机械超材料另一方面拥有极大的设计参数空间，可实现非线性行为的精细调节。本文我们提出了一种新方法，通过基于超材料和折叠（Meta-Ori）制造非线性可膨胀结构，作为单体部件可通过熔融喷射制造（FDM）使用商用 TPU 制造。我们的设计由具有圆柱拓扑和非线性力学响应的超材料壳体与 Kresling 折叠气动传递器组合而成。我们开发并发布了一个基于图形化编程语言 Grasshopper 的设计工具，以交互式设计 Meta-Ori。我们表征了 metashell 和折叠的力学响应，以及 Meta-Ori 可膨胀的非线性压力-体积曲线，最后我们演示了双段单体 Meta-Ori 软执行器的 actuation 序列。
引用
@article{arxiv.2503.23375,
title = {Meta-Ori: monolithic meta-origami for nonlinear inflatable soft actuators},
author = {Hugo de Souza Oliveira and Xin Li and Johannes Frey and Edoardo Milana},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.23375},
year = {2025}
}
备注
8th IEEE-RAS International Conference on Soft Robotics