科技日報記者 劉霞
韓國首爾大學科學家在最新出版的《科學·機器人》雜志發表論文，介紹了一種受折紙藝術啟發的新型結構——“可折疊可滾動波紋結構”。該結構通過引入“交織”設計理念，既能平滑卷曲折疊，實現極致緊湊的保存狀態，又能在完全展開后保持高強度與穩定性，為制造“能屈能伸”的機器人提供了新可能。
傳統卷尺式結構通過將材料卷繞在中心輪轂上實現緊湊收納。這類結構在儲存時截面平整以便纏繞，展開時則形成波紋截面以增強抗彎曲能力。然而，當傳統波紋結構被折疊成多層并繞經輪轂時，因材料厚度導致的內外層周長差異容易引發結構屈曲和起皺。為此，現有結構通常先展開為單層平整狀態再行卷繞。隨著波紋尺寸增大，結構強度雖得以提升，但所需卷繞寬度也隨之增加，導致強度與緊湊性之間難以兼顧。
為解決這一矛盾，團隊將“隔行交織”原理引入波紋結構設計。新結構通過交叉互鎖方式連接多個組件，而非采用剛性固定。這種設計既允許組件間通過滑動重新排列，又能在互鎖方向共同承載負荷、維持形態穩定，實現了多層折疊波紋結構的平滑卷繞與緊湊收納。
除理論創新外，團隊還基于這種結構研制出僅需單一電機驅動的可伸縮機械臂，并展示了其在多種機器人系統中的應用潛力。在一款與掃地機器人尺寸相仿的移動平臺上，加裝該機械臂的機器人在收納時保持低矮形態，展開后卻能執行高處作業，如整理貨架物品或按下電梯按鈕。
另一項演示中，團隊開發出可部署移動3D打印機器人。其底座可從一個緊湊三角柱，展開為大型四面體框架。借助這個展開的框架，機器人能夠完成高度約2.5米結構的3D打印任務。
