ʻO nā lole lole akamai me ka hoʻohana ʻana i nā ʻiʻo ʻiʻo hoʻokalakupua

Mahalo no kou kipa ʻana iā Nature.com.Ke hoʻohana nei ʻoe i kahi polokalamu kele pūnaewele me ke kākoʻo CSS palena ʻole.No ka ʻike maikaʻi loa, manaʻo mākou e hoʻohana i kahi polokalamu kele pūnaewele hou (a i ʻole e hoʻopau i ke ʻano Compatibility Mode ma Internet Explorer).Eia kekahi, e hōʻoia i ke kākoʻo mau, hōʻike mākou i ka pūnaewele me ka ʻole o nā styles a me JavaScript.
Hōʻike i kahi carousel o ʻekolu paheʻe i ka manawa hoʻokahi.E hoʻohana i nā pihi Mua a me Next no ka neʻe ʻana i ʻekolu paheʻe i ka manawa, a i ʻole e hoʻohana i nā pihi paheʻe ma ka hopena e neʻe i ʻekolu mau paheʻe i ka manawa.
ʻO ka hoʻohui ʻana i nā textiles a me nā ʻiʻo artificial e hana i nā textiles akamai e huki nui ʻia mai nā kaiāulu ʻepekema a me nā ʻoihana.Hāʻawi nā textiles akamai i nā pono he nui, me ka hōʻoluʻolu adaptive a me kahi kiʻekiʻe o ka conformance i nā mea i ka hāʻawi ʻana i ka hoʻoikaika ikaika no ka neʻe ʻana a me ka ikaika.Hōʻike kēia ʻatikala i kahi papa hou o nā lole akamai hiki ke hoʻolālā ʻia i hana ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hana like ʻole o ka ulana ʻana, ka ulana ʻana a me ka hoʻopili ʻana i nā ʻiʻo ʻiʻo.Ua hoʻomohala ʻia kahi kŘkohu makemakika e wehewehe i ka lakio o ka ikaika elongation o nā ʻili lole i ulana ʻia, a laila hoʻāʻo ʻia kona kūpono ma ka hoʻokolohua.Hōʻike ka textile "akamai" hou i ka loli kiʻekiʻe, conformality, a me ka hoʻolālā mechanical, hiki i ka neʻe multi-modal a me ka hiki ke hoʻololi no kahi ākea o nā noi.Ua hana ʻia nā ʻano prototype textile akamai ma o ka hōʻoia hoʻokolohua, me nā hihia hoʻololi like ʻole e like me ka elongation (a hiki i 65%), ka hoʻonui ʻia ʻana (108%), ka hoʻonui radial (25%), a me ka neʻe ʻana.Ke ʻimi ʻia nei ka manaʻo o ka hoʻoponopono hou ʻana i nā ʻiʻo kuʻuna passive i nā hale hana no nā ʻano hana biomimetic.Manaʻo ʻia nā textiles akamai i manaʻo ʻia e maʻalahi i ka hoʻomohala ʻana i nā lole lole akamai, nā ʻōnaehana haptic, nā robots palupalu biomimetic, a me nā mea uila hiki ke hoʻohana.
Hoʻohana maikaʻi nā robots paʻa i ka hana ʻana i nā kaiapuni i kūkulu ʻia, akā loaʻa nā pilikia me ka pōʻaiapili ʻike ʻole o ka hoʻololi ʻana i nā kaiapuni, e kaupalena ana i kā lākou hoʻohana ʻana i ka ʻimi a ʻimi ʻana.Ke hoʻomau nei ka Nature e kāhāhā iā mākou me nā hoʻolālā inventive he nui e hoʻoponopono i nā kumu o waho a me nā ʻokoʻa.No ka laʻana, hana nā ʻōniʻoniʻo o nā mea kanu piʻi i nā neʻe multimodal, e like me ke kuʻo a me ka wili, e ʻimi i kahi ʻano ʻike ʻole e ʻimi i kahi kākoʻo kūpono1.He mau lauoho ko'iko'i ko ka Venus flytrap (Dionaea muscipula) ma kona mau lau, a i ka wa e hoalaia'i, e pa'i i kahi e hopu ai i ka mea pio2.I nā makahiki i hala iho nei, ua lilo ka deformation a i ʻole deformation o nā kino mai ʻelua-dimensional (2D) surfaces i ʻekolu-dimensional (3D) shapes e mimic biological structures ua lilo i kumuhana noiʻi hoihoi3,4.Hoʻololi kēia mau hoʻonohonoho robotic palupalu i ke ʻano no ka hoʻololi ʻana i nā kaiapuni, hiki i ka locomotion multimodal, a hoʻohana i nā ikaika e hana i ka hana mechanical.Ua hoʻonui ʻia ko lākou hiki ʻana i kahi ākea o nā noi robotics, me nā robots deployables5, reconfigurable a me ka hoʻopili ʻana iā ia iho6,7, biomedical devices8, vehicles9,10 and expandable electronics11.
Nui nā noiʻi i hana ʻia no ka hoʻomohala ʻana i nā papa pālahalaha i hiki ke hoʻāla ʻia, e hoʻololi ʻia i mau hale paʻakikī ʻekolu-dimensional3.ʻO kahi manaʻo maʻalahi no ka hana ʻana i nā hale deformable ʻo ia ka hoʻohui ʻana i nā ʻāpana o nā mea like ʻole e lohi a wīwī ke ʻike ʻia i ka stimuli12,13.ʻO Janbaz et al.14 a me Li et al.Ua hoʻokō ʻo 15 i kēia manaʻo e hana i nā robots deformable multimodal wela.Ua hoʻohana ʻia nā hale hoʻokumu ʻo Origami e hoʻopili ana i nā mea hoʻouluulu-pane e hana i nā hale paʻakikī ʻekolu-dimensional16,17,18.Hoʻoulu ʻia e ka morphogenesis o nā hale olaola, ʻo Emmanuel et al.Hoʻokumu ʻia nā elastomers hiki ke hoʻololi i ke ʻano ma o ka hoʻonohonoho ʻana i nā ʻea ea i loko o kahi ʻili palaki i hoʻololi ʻia i lalo o ke kaomi ʻana i mau ʻano paʻakikī ʻekolu-dimensional.
ʻO ka hoʻohui ʻana o nā textiles a i ʻole nā ​​lole i loko o nā robots palupalu deformable kekahi papahana manaʻo hou i hoʻonui i ka hoihoi nui.He mau mea palupalu a elastic i hana ʻia me ka ulana ma o ka ulana ʻana e like me ka ulana ʻana, ka ulana ʻana, ka ulana ʻana, a i ʻole ka ulana puʻupuʻu.ʻO nā mea kupanaha o nā lole, e like me ka maʻalahi, kūpono, elasticity a me ka hanu, e kaulana loa lākou i nā mea āpau mai nā lole a i nā noi lāʻau20.ʻEkolu ala ākea e hoʻokomo i ka lole i loko o ka robotics21.ʻO ke ala mua e hoʻohana i ka textile ma ke ʻano he passive backing a i ʻole kumu no nā mea ʻē aʻe.I kēia hihia, hāʻawi nā textiles passive i kahi kūpono kūpono no ka mea hoʻohana i ka wā e lawe ana i nā mea paʻa (motors, sensors, power supply).ʻO ka hapa nui o nā robots hiki ke hoʻohana ʻia a i ʻole nā ​​exoskeleton palupalu e hāʻule ma lalo o kēia ala.No ka laʻana, nā exoskeleton hiki ke komo palupalu no nā mea hele wāwae 22 a me nā kōkua kuʻekuʻe 23, 24, 25, nā mīkina lima hiki ke hoʻohana ʻia 26 no nā mea lima a me nā manamana lima, a me nā robots palupalu bionic 27.
ʻO ke ala ʻelua, ʻo ia ka hoʻohana ʻana i nā textiles e like me nā ʻāpana passive a kaupalena ʻia o nā polokalamu robotic palupalu.Hāʻule nā ​​mea hana lole lole i loko o kēia ʻāpana, kahi e hana mau ʻia ai ka lole ma ke ʻano he ipu waho e loaʻa ai ka hose o loko a i ʻole ke keʻena, e hana ana i kahi mea hoʻoikaika i hoʻoikaika ʻia i ka fiber.Ke hoʻokau ʻia i kahi kumu pneumatic o waho a i ʻole hydraulic, hoʻololi kēia mau mea hana palupalu i ke ʻano, me ka elongation, ka kuʻi ʻana a i ʻole ka wili ʻana, ma muli o kā lākou haku mele a me ka hoʻonohonoho.No ka laʻana, Talman et al.Ua hoʻokomo ʻia nā lole kuʻekuʻe wāwae Orthopedic, i loaʻa i ke ʻano o nā ʻeke lole, e hoʻomaʻamaʻa i ka flexion plantar e hoʻihoʻi i ka gait28.Hiki ke hoʻohui ʻia nā papa textile me ka hoʻonui like ʻole e hana i ka neʻe anisotropic 29 .OmniSkins - nā ʻili robotic palupalu i hana ʻia mai nā ʻano mea hana palupalu a me nā mea substrate hiki ke hoʻololi i nā mea passive i nā robots hana multifunctional hiki ke hana i nā neʻe multi-modal a me nā deformations no nā noi like ʻole.ʻO Zhu et al.ua hoʻomohala i kahi pepa ʻiʻo ʻiʻo ʻiʻo wai31 hiki ke hoʻoulu i ka hoʻolōʻihi ʻana, ke kulou ʻana, a me nā ʻano hana hoʻololi like ʻole.ʻO Buckner et al.E hoʻohui i nā fiber hana i loko o nā ʻiʻo maʻamau e hana i nā ʻiʻo robotic me nā hana he nui e like me ka hoʻoikaika ʻana, ka ʻike ʻana, a me ka ʻoʻoleʻa loli32.Hiki ke loaʻa nā ʻano hana ʻē aʻe o kēia māhele ma kēia mau pepa 21, 33, 34, 35.
ʻO kahi ala hou e hoʻohana ai i nā waiwai kiʻekiʻe o ka textiles ma ke kahua o nā robotics palupalu, ʻo ia ka hoʻohana ʻana i nā filament reactive a i ʻole stimulus-responsive no ka hana ʻana i nā textiles akamai me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hana lole kuʻuna e like me ka ulana, wili a me nā ʻano ulana21,36,37.Ma muli o ke ʻano o ka mea, hoʻololi ʻia ke ʻano o ka wili reactive i ka wā e hoʻokau ʻia ai ka uila, ka wela a i ʻole ke kaomi ʻana, e alakaʻi ana i ka deformation o ka lole.Ma kēia ala, kahi i hoʻohui ʻia ai nā lole kuʻuna i loko o kahi ʻōnaehana robotic palupalu, hiki ke hoʻololi hou ʻia o ka textile ma ka ʻaoʻao o loko (yarn) ma mua o ka papa waho.No laila, hāʻawi nā textiles akamai i ka lawelawe maikaʻi ʻana ma ke ʻano o ka neʻe multimodal, programmable deformation, stretchability, a me ka hiki ke hoʻoponopono i ka ʻoʻoleʻa.No ka laʻana, hiki ke hoʻohui ʻia nā mea hoʻomanaʻo hoʻomanaʻo (SMAs) a me nā polymers hoʻomanaʻo hoʻomanaʻo (SMPs) i loko o nā lole e hoʻomalu pono i ko lākou ʻano ma o ka hoʻoulu ʻana i ka wela, e like me hemming38, wehe ʻia ka wrinkle36,39, tactile a me tactile feedback40,41, a me ka adaptive. lole komo.nā mea hana 42 .Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻohana ʻana i ka ikehu wela no ka hoʻomehana a me ka hoʻoluʻu ʻana i ka pane lohi a me ka paʻakikī a me ka hoʻomalu.I kēia mau lā, ʻo Hiramitsu et al.ʻO nā ʻiʻo maikaʻi o McKibben43,44, nā ʻiʻo pneumatic artificial, ua hoʻohana ʻia ma ke ʻano he mau wili liʻiliʻi no ka hana ʻana i nā ʻano lole hana like ʻole ma o ka hoʻololi ʻana i ke ʻano ulana45.ʻOiai ke hāʻawi nei kēia ala i nā ikaika kiʻekiʻe, ma muli o ke ʻano o ka ʻiʻo McKibben, ua kaupalena ʻia ka nui o ka hoʻonui (<50%) a ʻaʻole hiki ke loaʻa ka liʻiliʻi liʻiliʻi (diameter <0.9 mm).Eia kekahi, ua paʻakikī ka hana ʻana i nā ʻano lole lole akamai mai nā ʻano ulana e koi ai i nā kihi ʻoi.No ka hana ʻana i kahi ākea ākea o nā textiles akamai, ʻo Maziz et al.Ua hoʻomohala ʻia nā lole lole hiki ke hoʻohana ʻia e ka electroactive ma o ka ulana ʻana a me ka ulana ʻana i nā kaula polimer electrosensitive46.
I kēia mau makahiki i hala iho nei, ua puka mai kekahi ʻano hou o ka ʻiʻo artificial thermosensitive, i kūkulu ʻia mai nā fibers polymer wili loa, inexpensive47,48.Loaʻa kēia mau fiber ma ke kālepa a hoʻokomo maʻalahi i ka ulana a ulana paha e hana i nā lole akamai kūpono.ʻOiai ka holomua ʻana, ua liʻiliʻi nā manawa pane hou o kēia mau lole wela wela ma muli o ka pono o ka hoʻomehana a me ka hoʻomaha ʻana (e laʻa me nā lole i hoʻopaʻa ʻia i ka mahana) a i ʻole ka paʻakikī o ka hana ʻana i nā hiʻohiʻona paʻakikī a i ulana ʻia i hiki ke hoʻolālā ʻia e hana i nā deformations a me nā neʻe i makemake ʻia. .ʻO nā laʻana e pili ana i ka hoʻonui radial, 2D i 3D hoʻololi hoʻololi, a i ʻole ka hoʻonui ʻaoʻao bi-directional, a mākou e hāʻawi nei ma aneʻi.
No ka lanakila ʻana i kēia mau pilikia i haʻi ʻia aʻe nei, ua hōʻike kēia ʻatikala i kahi lole akamai i hoʻoiho ʻia i ka wai i hana ʻia mai kā mākou mea i hoʻokomo hou ʻia i nā fiber muscle artificial soft (AMF) 49,50,51.He maʻalahi loa nā AMF, hiki ke hoʻemi ʻia a hiki ke hoʻemi ʻia i ke anawaena o 0.8 mm a me nā lōʻihi nui (ma ka liʻiliʻi he 5000 mm), e hāʻawi ana i kahi lākiō kiʻekiʻe (lōʻihi i ke anawaena) a me ka elongation kiʻekiʻe (ma ka liʻiliʻi he 245%), ikaika ikaika. pono, emi iho ma mua o 20Hz pane wikiwiki).No ka hana ʻana i nā textiles akamai, hoʻohana mākou i ka AMF ma ke ʻano he wili ikaika e hana i nā papa ʻiʻo hoʻoikaika 2D ma o nā ʻenehana wili a ulana.Ua aʻo nui mākou i ka nui o ka hoʻonui a me ka ikaika hoʻemi o kēia mau ʻiʻo "akamai" e pili ana i ka nui o ka wai a me ke kaomi i hāʻawi ʻia.Ua hoʻomohala ʻia nā kumu hoʻohālikelike e hoʻokumu i ka pilina ikaika elongation no nā lau i ulana ʻia a i ulana ʻia.Wehewehe pū mākou i kekahi mau ʻenehana hoʻolālā mechanical no nā textiles akamai no ka neʻe multimodal, me ka hoʻonui ʻana i ka bi-directional, ka piko, ka hoʻonui radial, a me ka hiki ke hoʻololi mai 2D a i 3D.I mea e hōʻike ai i ka ikaika o kā mākou hoʻokokoke ʻana, e hoʻohui pū mākou i ka AMF i loko o nā lole kālepa a i ʻole textiles e hoʻololi i kā lākou hoʻonohonoho ʻana mai ka passive a hiki i nā hale hana e hoʻoulu ai i nā deformation like ʻole.Ua hōʻike pū mākou i kēia manaʻo ma kekahi mau papa hoʻāʻo hoʻāʻo, e komo pū ana me ka hoʻopololei ʻana i nā kaula e hana i nā leka i makemake ʻia a me nā ʻano hana olaola e hoʻololi i ke ʻano o nā mea e like me nā pepeke, nā hale quadrupedal a me nā pua.
ʻO ka textiles nā ʻano hana ʻelua-dimensional i hoʻokumu ʻia mai nā kaula i ulana ʻia e like me nā yarns, nā kaula a me nā kaula.ʻO Textile kekahi o nā ʻenehana kahiko loa o ke kanaka a hoʻohana nui ʻia i nā ʻano āpau o ke ola ma muli o kona ʻoluʻolu, hiki ke hoʻololi, hanu, aesthetics a me ka pale.Ke hoʻohana nui ʻia nei nā lole lole akamai (ʻike ʻia ʻo nā lole akamai a i ʻole nā ​​lole robotic) i ka noiʻi ma muli o ko lākou hiki nui i nā noi robotic20,52.Hoʻohiki nā textiles akamai e hoʻomaikaʻi i ka ʻike kanaka o ka launa pū ʻana me nā mea palupalu, e hoʻomaka ana i kahi hoʻololi paradigm i ke kahua kahi e hiki ai ke hoʻomalu i ka neʻe a me nā ikaika o ka lole lahilahi a maʻalahi e hana i nā hana kikoʻī.Ma kēia pepa, ʻimi mākou i ʻelua ala i ka hana ʻana i nā textiles akamai e pili ana i kā mākou AMF49 hou: (1) hoʻohana i ka AMF ma ke ʻano he wili ikaika e hana i nā textiles akamai me ka hoʻohana ʻana i nā ʻenehana hana lole kuʻuna;(2) hoʻokomo pololei i ka AMF i loko o nā lole kuʻuna e hoʻoulu i ka neʻe a me ka deformation makemake.
Aia ka AMF i kahi paipu silicone kūloko e hoʻolako i ka mana hydraulic a me kahi coil helical waho e kaupalena i kona hoʻonui radial.No laila, hoʻolōʻihi ʻia nā AMF i ka wā e hoʻohana ʻia ai ke kaomi a hōʻike i nā mana contractile e hoʻi i ko lākou lōʻihi mua ke hoʻokuʻu ʻia ke kaomi.Loaʻa iā lākou nā waiwai e like me nā fiber kuʻuna, me ka maʻalahi, ke anawaena liʻiliʻi a me ka lōʻihi lōʻihi.Eia naʻe, ʻoi aku ka ikaika o ka AMF ma ke ʻano o ka neʻe a me ka ikaika ma mua o kāna mau hoa hana maʻamau.Hoʻoulu ʻia e ka holomua wikiwiki ʻana i nā textiles akamai, eia mākou e hōʻike nei i ʻehā mau ala nui i ka hana ʻana i nā textiles akamai ma o ka hoʻohana ʻana i ka AMF i kahi ʻenehana hana lole lōʻihi (Figure 1).
ʻO ke ala mua ʻo ka ulana ʻana.Hoʻohana mākou i ka ʻenehana wili weft no ka hana ʻana i kahi lole wili reactive e wehe ʻia i hoʻokahi ʻaoʻao i ka wā i hana ʻia me ka hydraulically.ʻO nā lau i ulana ʻia, ʻoi aku ka maʻalahi a ʻoi aku ka maʻalahi o ka wehe ʻana ma mua o nā lau i ulana ʻia.Ma muli o ke ʻano kaohi, hiki i ka AMF ke hana i nā lālani pākahi a i ʻole nā ​​​​huahana piha.Ma waho aʻe o nā ʻāpana pālahalaha, kūpono nā ʻōnaehana tubular knitting no ka hana ʻana i nā hale hollow AMF.ʻO ke ala ʻelua, ʻo ia ka ulana ʻana, kahi e hoʻohana ai mākou i ʻelua AMF ma ke ʻano he warp a me ka weft e hana i kahi ʻāpana i ulana ʻia e hiki ke hoʻonui kūʻokoʻa i ʻelua ʻaoʻao.Hāʻawi nā lau i ulana ʻia i ka mana (ma nā ʻaoʻao ʻelua) ma mua o nā lau i ulana ʻia.Ua ulana pū mākou i ka AMF mai ka ʻili kuʻuna e hana i ka lau maʻalahi i hiki ke wehe ʻia i ka ʻaoʻao hoʻokahi.ʻO ke ʻano ʻekolu - ka hoʻonui radial - he ʻano like ʻole o ka ʻenehana ulana, kahi i loaʻa ai nā AMP ʻaʻole i loko o kahi ʻāpana, akā i loko o kahi spiral, a hāʻawi nā kaula i ka palena radial.I kēia hihia, hoʻonui nui ka braid ma lalo o ke kaomi inlet.ʻO ke ala ʻehā, ʻo ia ka hoʻopili ʻana i ka AMF ma kahi ʻāpana o ka lole passive e hana i kahi neʻe piʻo i ke ala i makemake ʻia.Ua hoʻonohonoho hou mākou i ka papa haʻihaʻi passive i kahi papa haʻihaʻi ikaika ma o ka holo ʻana i ka AMF a puni kona lihi.ʻO kēia ʻano programmable o AMF e wehe i nā mea hiki ke helu ʻia no ka bio-inspired shape-transforming soft structures kahi e hiki ai iā mākou ke hoʻohuli i nā mea passive i mau mea ikaika.He maʻalahi kēia ala, maʻalahi, a wikiwiki hoʻi, akā hiki ke hoʻololi i ka lōʻihi o ka prototype.Hoʻouna ʻia ka mea heluhelu i nā ala ʻē aʻe i loko o ka puke e kikoʻī i nā ikaika a me nā nāwaliwali o kēlā me kēia waiwai kiko21,33,34,35.
ʻO ka hapa nui o nā milo a i ʻole nā ​​wili i hoʻohana ʻia no ka hana ʻana i nā lole kuʻuna i loaʻa nā hale passive.Ma kēia hana, hoʻohana mākou i kā mākou AMF i kūkulu mua ʻia, hiki ke hiki i ka lōʻihi o ka mika a me nā anawaena submillimeter, e hoʻololi i nā yarns textile passive kuʻuna me AFM e hana i nā lole naʻauao a me ka ikaika no kahi ākea o nā noi.Hōʻike nā ʻāpana aʻe i nā ʻano kikoʻī no ka hana ʻana i nā prototypes textile akamai a hōʻike i kā lākou mau hana nui a me nā ʻano.
Ua hana lima mākou i ʻekolu mau lole AMF me ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana wili weft (Fig. 2A).Hiki ke loaʻa ke koho waiwai a me nā kikoʻī kikoʻī no nā AMF a me nā prototypes ma ka ʻāpana Methods.Ke hahai nei kēlā me kēia AMF i ke ala wiliwili (i kapa ʻia hoʻi he ala) e hana i kahi loop symmetrical.Hoʻopaʻa ʻia nā puka lou o kēlā me kēia lālani me nā puka lou o nā lālani ma luna a ma lalo o lākou.Hoʻohui ʻia nā apo o hoʻokahi kolamu e kū pono ana i ka papa.ʻO kā mākou prototype i ulana ʻia he ʻekolu lālani o ʻehiku humuhumu (a ʻehiku humuhumu) i kēlā me kēia lālani.ʻAʻole paʻa nā apo o luna a me lalo, no laila hiki iā mākou ke hoʻopili iā lākou i nā koʻokoʻo metala pili.ʻOi aku ka maʻalahi o nā prototypes i ulana ʻia ma mua o nā lole wili maʻamau ma muli o ka ʻoi aku o ka ʻoʻoleʻa o AMF i hoʻohālikelike ʻia me nā wili maʻamau.No laila, ua nakinaki mākou i nā puka lou o nā lālani pili me nā kaula elastic lahilahi.
Ke hoʻokō ʻia nei nā prototypes textile akamai me nā hoʻonohonoho AMF like ʻole.(A) ʻO ka pepa i ulana ʻia mai ʻekolu AMF.(B) Pepa i ulana ʻia ʻelua AMF.(C) Hiki i ka pepa ulana unidirectional i hana ʻia mai ka AMF a me ka wili acrylic hiki ke halihali i ka ukana o 500g, ʻo ia hoʻi he 192 manawa o kona kaumaha (2.6g).(D) Ka hoʻonui ʻia ʻana o ka hale me hoʻokahi AMF a me ka ʻili pulupulu e like me ke kāohi radial.Hiki ke loaʻa nā kikoʻī kikoʻī ma ka ʻāpana Methods.
ʻOiai hiki i nā puka lou zigzag o kahi hui ke kikoo i nā ʻaoʻao like ʻole, e hoʻonui nui ʻia kā mākou prototype knit ma ke kuhikuhi o ka loop ma lalo o ke kaomi ma muli o nā palena o ke ala o ka huakaʻi.Hāʻawi ka lōʻihi o kēlā me kēia AMF i ka hoʻonui ʻana i ka nui o ka ʻāpana o ka pepa i ulana ʻia.Ma muli o nā koi kikoʻī, hiki iā mākou ke hoʻomalu i ʻekolu AMF ma ke kūʻokoʻa mai ʻekolu kumu wai ʻokoʻa (Figure 2A) a i ʻole mai kahi kumu wai ma o kahi mea hoʻolaha wai 1-a-3.Ma ka fig.Hōʻike ʻo 2A i kahi hiʻohiʻona o kahi prototype knitted, ʻo ka wahi mua i hoʻonui ʻia e 35% ʻoiai e kau ana i ke kaomi i ʻekolu AMP (1.2 MPa).ʻO ka mea nui, loaʻa ka AMF i kahi elongation kiʻekiʻe o ka liʻiliʻi o 250% o kona lōʻihi mua49 no laila hiki ke hoʻolōʻihi ʻia nā lau i ʻoi aku ma mua o nā mana o kēia manawa.
Ua hana pū mākou i nā ʻāpana ulana ʻelua i hana ʻia mai ʻelua AMF me ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana ulana maʻalahi (Figure 2B).Hoʻopili ʻia ka AMF warp a me ka weft ma nā kihi ʻākau, e hana ana i kahi ʻano criss-cross maʻalahi.Ua hoʻokaʻawale ʻia kā mākou ulana prototype ma ke ʻano he ulana maʻemaʻe kaulike no ka mea, ua hana ʻia nā wili a me ka weft mai ka nui like ʻole (e nānā i ka ʻāpana Methods no nā kikoʻī).ʻAʻole e like me nā loina maʻamau i hiki ke hana i nā pelu ʻoi, pono ka AMF i hoʻopili ʻia i kahi radius wili i ka wā e hoʻi ai i kahi kaula o ke ʻano ulana.No laila, ʻoi aku ka haʻahaʻa o nā lau i ulana ʻia mai AMP i hoʻohālikelike ʻia me nā lole ulana maʻamau.ʻO AMF-type S (ka anawaena o waho 1.49 mm) he 1.5 mm ka palena iki.No ka laʻana, ʻo ka ulana prototype a mākou e hōʻike nei i kēia ʻatikala he 7 × 7 hiʻohiʻona kahi i hoʻopaʻa ʻia kēlā me kēia kuʻina me kahi puʻupuʻu o ke kaula elastic lahilahi.Me ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana ulana like, hiki iā ʻoe ke loaʻa i nā kaula hou aʻe.
Ke loaʻa ka AMF pili i ke kaomi wai, hoʻonui ka ʻāpana i ulana ʻia i kona wahi ma ka ʻaoʻao a i ʻole ka weft.No laila, ua hoʻomalu mākou i nā ana o ka pepa i hoʻopaʻa ʻia (lōʻihi a me ka laulā) ma o ka hoʻololi kūʻokoʻa ʻana i ka nui o ke kaomi inlet i hoʻopili ʻia i nā AMP ʻelua.Ma ka fig.Hōʻike ʻo 2B i kahi prototype i ulana ʻia i hoʻonui ʻia i 44% o kona wahi kumu i ka wā e kau ana i ke kaomi i hoʻokahi AMP (1.3 MPa).Me ka hana like o ke kaomi ma nā AMF ʻelua, ua hoʻonui ʻia ka wahi e 108%.
Ua hana pū mākou i ka pepa i ulana unidirectional mai ka AMF hoʻokahi me nā lole maʻamau a me nā kaula acrylic e like me ka weft (Figure 2C).Hoʻonohonoho ʻia nā AMF i ʻehiku lālani zigzag a ua ulana nā kaula i kēia mau lālani o nā AMF e hana i kahi ʻāpana ʻāpana ʻāpana.ʻOi aku ka paʻa o kēia prototype i ulana ʻia ma mua o ka Fig. 2B, mahalo i nā lola acrylic palupalu i hoʻopiha maʻalahi i ka pepa holoʻokoʻa.No ka mea, hoʻohana wale mākou i hoʻokahi AMF ma ke ʻano o ke kaua, hiki ke hoʻonui ʻia ka ʻili i ka pale ma lalo o ke kaomi.Hōʻike ka Figure 2C i kahi hiʻohiʻona o kahi prototype i ulana ʻia kona wahi mua e hoʻonui ʻia e 65% ​​me ka piʻi ʻana o ke kaomi (1.3 MPa).Eia kekahi, hiki i kēia ʻāpana wili (ke kaumaha he 2.6 grams) ke hāpai i kahi ukana o 500 grams, ʻo ia hoʻi he 192 ka nui o kona nui.
Ma kahi o ka hoʻonohonoho ʻana i ka AMF ma ke ʻano zigzag e hana i ka pepa i ulana ʻia, ua hana mākou i kahi ʻano spiral palahalaha o ka AMF, a laila hoʻopaʻa ʻia me ka ʻili pulupulu no ka hana ʻana i kahi pepa i ulana ʻia (Figure 2D).ʻO ka rigidity kiʻekiʻe o AMF ka palena i kona hoʻopiha ʻana i ka ʻāpana waena o ka pā.Eia naʻe, hiki ke hana ʻia kēia padding mai nā wili elastic a i ʻole nā ​​lole elastic.I ka loaʻa ʻana o ke kaomi hydraulic, hoʻololi ka AMP i kāna elongation longitudinal i kahi hoʻonui radial o ka pepa.He mea pono ke hoʻomaopopo ʻia ua hoʻonui ʻia nā anawaena o waho a me loko o ke ʻano spiral ma muli o ka palena radial o nā filament.Hōʻike ka Figure 2D me kahi kaomi hydraulic i hoʻohana ʻia o 1 MPa, hoʻonui ʻia ke ʻano o kahi lau poepoe i 25% o kona wahi kumu.
Hōʻike mākou ma ʻaneʻi i kahi ala ʻelua i ka hana ʻana i nā textiles akamai kahi e hoʻopili ai mākou i kahi AMF i kahi ʻāpana palahalaha a hoʻonohonoho hou iā ia mai kahi passive a i kahi hale hoʻomalu ikaika.Hōʻike ʻia ke kiʻikuhi hoʻolālā o ka pahu kulou ma ka fig.3A, kahi i pelu ʻia ai ka AMP i ka waena a hoʻopili ʻia i kahi ʻāpana o ka lole hiki ʻole ke hoʻonui ʻia (ʻo ka pulupulu muslin fabric) me ka hoʻohana ʻana i ka lipine ʻaoʻao ʻelua i mea hoʻopili.Ke hoʻopaʻa ʻia, hiki ke hoʻolōʻihi ʻia ka luna o ka AMF, ʻoiai ua kaupalena ʻia ka lalo e ka lipine a me ka lole, no laila e piʻo ke kaula i ka lole.Hiki iā mākou ke hoʻopau i kekahi ʻāpana o ka mea hoʻokani pila ma nā wahi āpau ma ke kau ʻana i kahi lipine ma luna.ʻAʻole hiki ke neʻe ka ʻāpana i hoʻopau ʻia a lilo i ʻāpana passive.
Hoʻopili hou ʻia nā lole ma ka hoʻopili ʻana i ka AMF ma nā lole kuʻuna.(A) Hoʻolālā manaʻo no ke kaʻa kulou i hana ʻia ma ke kāpili ʻana i kahi AMF i pelu ʻia ma luna o kahi lole hiki ʻole ke hoʻonui ʻia.(B) Ke kulou ʻana o ka prototype mea hana.(C) Hoʻoponopono hou i ka lole ʻāʻī i loko o kahi lopako wāwae ʻehā.Ka lole inelastic: pulupulu lole.Ka lole ʻōniʻoniʻo: polyester.Hiki ke loaʻa nā kikoʻī kikoʻī ma ka ʻāpana Methods.
Ua hana mākou i kekahi mau prototype bending actuators o nā lōʻihi like ʻole a kaomi iā lākou me ka hydraulics e hana i kahi neʻe kulou (Figure 3B).ʻO ka mea nui, hiki ke waiho ʻia ka AMF ma kahi laina pololei a i ʻole i pelu ʻia e hana i nā kaula he nui a laila hoʻopaʻa ʻia i ka lole e hana ai i kahi pahu kulou me ka helu kūpono o nā kaula.Ua hoʻololi pū mākou i ka pepa ʻiʻo passive i kahi ʻano hana tetrapod (Figure 3C), kahi i hoʻohana ai mākou i ka AMF no ke ala ʻana i nā palena o kahi ʻiʻo hiki ʻole ke hoʻonui ʻia.Hoʻopili ʻia ka AMP i ka lole me kahi ʻāpana lipine ʻaoʻao ʻelua.Hoʻopaʻa ʻia ka waena o kēlā me kēia ʻaoʻao e lilo i passive, ʻoiai e mau ana nā kihi ʻehā.ʻO ka uhi uhi lole ʻōniʻoniʻo (polyester) he koho.Piʻo nā kihi ʻehā o ka lole (e like me nā wāwae) ke kaomi.
Ua kūkulu mākou i kahi papa hoʻāʻo e aʻo nui i nā waiwai o nā textiles akamai i kūkulu ʻia (e ʻike i ka ʻāpana Methods a me ke Kiʻi S1).Ma muli o ka hana ʻia ʻana o nā laʻana a pau i AMF, ua kūlike ke ʻano maʻamau o nā hopena hoʻokolohua (Fig. 4) me nā hiʻohiʻona nui o AMF, ʻo ia hoʻi, ʻo ke kaomi inlet e pili pono i ka elongation puka a me ka hoʻohālikelike ʻana i ka ikaika hoʻoemi.Eia naʻe, loaʻa i kēia mau lole akamai nā hiʻohiʻona kūikawā e hōʻike ana i kā lākou mau hoʻonohonoho kikoʻī.
Hōʻike i nā hoʻonohonoho textile akamai.(A, B) Nā ʻōkuhi hysteresis no ke kaomi inlet a me ka elongation puka waho a me ka ikaika no nā lau i ulana ʻia.(C) Ka hoʻonui ʻana i ka ʻāpana o ka lau i ulana ʻia.(D,E) Ka pilina ma waena o ke kaomi hoʻokomo a me ka elongation puka a me ka ikaika no nā lole knit.(F) Hoʻonui wahi o nā hale hoʻonui radially.(G) ʻEkolu ʻokoʻa ka lōʻihi o ka hoʻokuʻu ʻana i nā ʻoki ʻoki.
Hoʻokomo ʻia kēlā me kēia AMF o ka pepa i ulana ʻia i ke kaomi inlet o 1 MPa no ka hoʻoulu ʻana ma kahi o 30% elongation (Fig. 4A).Ua koho mākou i kēia paepae no ka hoʻokolohua holoʻokoʻa no nā kumu he nui: (1) e hana i kahi elongation koʻikoʻi (ma kahi o 30%) e hoʻoikaika ai i kā lākou hysteresis curves, (2) e pale i ka paikikala mai nā hoʻokolohua like ʻole a me nā prototypes hiki ke hoʻohana hou ʻia e hopena i ka pōʻino a i ʻole ka hāʻule..ma lalo o ke kaomi wai kiʻekiʻe.ʻIke maopopo ʻia ka ʻāpana make, a ʻaʻole e neʻe ke kaula a hiki i ka piʻi ʻana o ka inlet i 0.3 MPa.Hōʻike ka ʻāpana hysteresis elongation pressure i kahi ākea nui ma waena o ka pauma a me ka hoʻokuʻu ʻana, e hōʻike ana i ka nui o ka nalowale o ka ikehu i ka wā e hoʻololi ai ka lau i kāna neʻe mai ka hoʻonui ʻana i ka ʻokiʻoki.(Fig. 4A).Ma hope o ka loaʻa ʻana o ke kaomi komo ʻana o 1 MPa, hiki i ka pepa i ulana ʻia ke hoʻoikaika i ka ikaika o 5.6 N (Fig. 4B).Hōʻike pū ʻia ka pākuʻi hysteresis puʻe i ka pihi hoʻihoʻi ʻana kokoke i ka uhi ʻana me ka pihi hoʻonui.ʻO ka hoʻonui ʻia o ka ʻāpana o ka pepa i ulana ʻia ma muli o ka nui o ke kaomi i hoʻopili ʻia i kēlā me kēia o nā AMF ʻelua, e like me ka hōʻike ʻana ma ka ʻāpana ʻili 3D (Figure 4C).Hōʻike pū nā hoʻokolohua e hiki i kahi lau i ulana ʻia ke hoʻonui i kahi ākea o 66% i ka wā e hoʻokau like ʻia ai kāna AMF warp a me ka weft i kahi kaomi hydraulic o 1 MPa.
Hōʻike nā hualoaʻa hoʻokolohua no ka pepa i ulana ʻia i ke ʻano like me ka pepa i ulana ʻia, me kahi ākea hysteresis ākea i ke kiʻikuhi hoʻopaʻapaʻa a me nā pihi kaomi-ikaika.Ua hōʻike ka pepa i ulana ʻia i ka elongation o 30%, a ma hope o ka 9 N ka ikaika o ka hoʻopiʻi ʻana ma ke kaomi inlet o 1 MPa (Fig. 4D, E).
I ka hihia o ka pepa i ulana ʻia, ua hoʻonui ʻia kona ʻāpana mua i ka 25% i hoʻohālikelike ʻia me ka ʻāpana mua ma hope o ka ʻike ʻana i kahi kaomi wai o 1 MPa (Fig. 4F).Ma mua o ka hoʻomaka ʻana o ka laʻana e hoʻonui, aia kahi ʻāpana make nui inlet a hiki i 0.7 MPa.Ua manaʻo ʻia kēia wahi make nui no ka mea ua hana ʻia nā laʻana mai nā AMF nui aʻe e koi ana i nā kaomi kiʻekiʻe e lanakila ai i ko lākou koʻikoʻi mua.Ma ka fig.Hōʻike pū ʻia ʻo 4F e pili ana ka pihi hoʻokuʻu me ka piʻi piʻi o ke kaomi, e hōʻike ana i ka nalowale o ka ikehu ke hoʻololi ʻia ka neʻe diski.
Hōʻike nā hualoaʻa hoʻokolohua no nā mea hoʻokalakupua ʻekolu (ka hoʻonohonoho hou ʻana i nā kiko) he ʻano like ko lākou hysteresis curves (Figure 4G), kahi e ʻike ai lākou i kahi ʻāpana make inlet pressure a hiki i ka 0.2 MPa ma mua o ka hāpai ʻana.Ua hoʻohana mākou i ka nui like o ka wai (0.035 ml) i ʻekolu mau pahu kulou (L20, L30 a me L50 mm).Eia nō naʻe, ua ʻike kēlā me kēia mea hoʻokani i nā piko kaomi ʻokoʻa a hoʻomohala i nā kihi piko like ʻole.Ua ʻike nā mea hana L20 a me L30 mm i ke kaomi inlet o 0.72 a me 0.67 MPa, e hōʻea ana i nā kihi piko o 167° a me 194°.ʻO ke kaʻa kulou lōʻihi loa (50 mm ka lōʻihi) ua kū i ke kaomi o 0.61 MPa a hiki i kahi kihi kūlou kiʻekiʻe o 236 °.Ua hōʻike pū ʻia nā ʻāpana hysteresis o ke kaomi ʻana i nā ʻāpana nui ma waena o ka kaomi ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana i nā pihi no nā pahu kulou ʻekolu.
Hiki ke ʻike ʻia ka pilina ma waena o ka leo hoʻokomo a me nā waiwai hoʻopuka (ka lōʻihi, ka ikaika, ka hoʻonui ʻia ʻana o ka ʻāpana, ke kihi kuʻi) no nā hoʻonohonoho textile akamai ma luna aʻe e ʻike ʻia ma ke Kiʻi S2.
Hōʻike maopopo ʻia nā hopena hoʻokolohua ma ka pauku mua i ka pilina kūlike ma waena o ke kaomi inlet a me ka elongation puka o nā laʻana AMF.ʻOi aku ka ikaika o ka AMB, ʻoi aku ka nui o ka elongation e ulu ai a ʻoi aku ka ikaika elastic e hōʻiliʻili ai.No laila, ʻoi aku ka nui o ka ikaika compressive e hana ai.Ua hōʻike pū ʻia nā hopena i hiki i nā specimens ko lākou ikaika hoʻoemi kiʻekiʻe i ka wā i hoʻopau loa ʻia ai ke kaomi inlet.Ke manaʻo nei kēia ʻāpana e hoʻokumu i kahi pilina pololei ma waena o ka elongation a me ka ikaika shrinkage kiʻekiʻe o nā lau i ulana ʻia ma o ka hoʻohālike analytical a me ka hōʻoia hoʻokolohua.
Ua hāʻawi ʻia ka ikaika contractile kiʻekiʻe Fout (ma ke kaomi inlet P = 0) o kahi AMF hoʻokahi ma ref 49 a hoʻokomo hou ʻia penei:
Ma waena o lākou, ʻo α, E, a me A0 ka mea kikoo, ka modulus o Young, a me ka ʻāpana cross-sectional o ka paipu silicone, kēlā me kēia;k ka huina oolea o ka wili wiliwili;ʻO ka x a me ka li i hoʻopau ʻia a me ka lōʻihi mua.AMP, kēlā me kēia.
ka hoohalike kupono.(1) E lawe i nā lau i ulana ʻia a i ulana ʻia i laʻana (Fig. 5A, B).Hōʻike ʻia nā kaha hoʻoemi o ka huahana wili Fkv a me ka huahana ulana Fwh e ka hoohalike (2) a me (3).
ʻo ka mk ka helu o nā puka lou, ʻo φp ka huina loop o ka lole i ulana ʻia i ka wā e hoʻokuʻi ʻia ai (Fig. 5A), mh ka helu o nā kaula, ʻo θhp ka huina hoʻopili o ka lole i ulana ʻia i ka wā o ka hoʻokuʻu ʻana (Fig. 5B), εkv ʻO εwh ka pepa i ulana ʻia a me ka deformation o ka pepa i ulana ʻia, ʻo F0 ke ʻano o ka hoʻopaʻapaʻa mua ʻana o ka wili spiral.Derivation kiko'ī o ka hoohalike.Hiki ke loaʻa (2) a me (3) i ka ʻike kākoʻo.
E hana i kumu hoʻohālike no ka pilina elongation-force.(A,B) Nā kiʻi hoʻohālike noʻonoʻo no nā lau i ulana ʻia.(C, D) Ka hoʻohālikelike ʻana i nā ʻano hoʻohālike a me nā ʻikepili hoʻokolohua no nā lau i ulana ʻia a i ulana ʻia.ʻO ke kumu kumu RMSE mean square error.
No ka ho'āʻoʻana i keʻano hoʻohālike i kūkuluʻia, ua hana mākou i nā hoʻokolohua elongation me ka hoʻohanaʻana i nā hiʻohiʻona i ulanaʻia ma Fig. 2A a me nā hōʻailona wili ma Fig. 2B.Ua ana ʻia ka ikaika hoʻopaʻa ʻana ma 5% mau hoʻonui no kēlā me kēia hoʻonui paʻa mai 0% a 50%.Hōʻike ʻia ka mean a me ka hoʻokaʻawale maʻamau o nā hoʻāʻo ʻelima ma ka Figure 5C (knit) a me Figure 5D (knit).Hōʻike ʻia nā ʻōkuhi o ke kŘkohu analytical e nā hoohalike.Hāʻawi ʻia nā ʻāpana (2) a me (3) ma ka Papa.1. Hōʻike nā hopena i ka ʻaelike analytical me ka ʻikepili hoʻokolohua ma luna o ka laulā elongation holoʻokoʻa me kahi kumu mean square error (RMSE) o 0.34 N no nā lole knit, 0.21 N no ka AMF H (horizontal direction) a me 0.17 N. no ka mea ulana AMF .V (ka kuhikuhi pololei).
Ma waho aʻe o nā neʻe kumu, hiki ke hoʻolālā ʻia nā textiles akamai i manaʻo ʻia e hāʻawi i nā neʻe paʻakikī e like me S-bend, radial contraction, a me 2D a 3D deformation.Hōʻike mākou ma ʻaneʻi i nā ʻano hana no ka hoʻonohonoho ʻana i nā textiles akamai flat i nā hale i makemake ʻia.
Ma waho aʻe o ka hoʻonui ʻana i ka domain i ka laina laina, hiki ke hoʻolālā ʻia nā lau unidirectional i ulana ʻia e hana i ka neʻe multimodal (Fig. 6A).Hoʻonohonoho hou mākou i ka hoʻonui ʻana o ka pepa i hoʻopaʻa ʻia e like me ke neʻe ʻana, e kāohi ana i kekahi o kona mau maka (luna a lalo) me ke kaula humuhumu.Kūlou nā lau i ka ʻili paʻa ma lalo o ke kaomi.Ma ka fig.Hōʻike ʻo 6A i ʻelua mau laʻana o nā panela i ulana ʻia e lilo i ʻano S ke ʻoki ʻia kekahi hapa ma ka ʻaoʻao luna a ʻo ka hapa ʻē aʻe ma ka ʻaoʻao lalo.ʻO kahi ʻē aʻe, hiki iā ʻoe ke hana i kahi neʻe kūlou pōʻai kahi i kāohi ʻia ai ka maka holoʻokoʻa.Hiki ke hana 'ia ka pepa wili unidirectional i ka lima kaomi ma ka hookui ana i kona mau welau elua i loko o ka hale tubular (Fig. 6B).Hoʻohana ʻia ka lima ma luna o ka manamana lima o ke kanaka e hāʻawi i ka hoʻopaʻa ʻana, kahi ʻano o ka massage therapy e hoʻomaha ai i ka ʻeha a i ʻole e hoʻomaikaʻi i ke kahe.Hiki ke hoʻonui ʻia e kūpono i nā ʻāpana kino ʻē aʻe e like me nā lima, pūhaka, a me nā wāwae.
Ka hiki ke ulana i ka pepa ma ka aoao hookahi.(A) Ka hana ʻana i nā hale deformable ma muli o ka programmability o ke ʻano o nā kaula humuhumu.(B) Ka lima kaomi lima.(C) ʻO kahi ʻano ʻē aʻe o ka pepa i hoʻopaʻa ʻia a me kāna hoʻokō ʻana ma ke ʻano he lima hoʻopaʻa lima.(D) ʻO kekahi prototype lima paʻa i hana ʻia mai ka AMF ʻano M, nā kaula acrylic a me nā kaula Velcro.Hiki ke loaʻa nā kikoʻī kikoʻī ma ka ʻāpana Methods.
Hōʻike ke Kiʻi 6C i kekahi laʻana o ka pepa i ulana unidirectional i hana ʻia mai ka AMF hoʻokahi a me ka ʻili pulupulu.Hiki i ka pepa ke hoʻonui i ka 45% ma kahi (ma 1.2 MPa) a i ʻole ke neʻe pōʻai ma lalo o ke kaomi.Ua hoʻokomo pū mākou i kahi pepa e hana ai i ka lima hoʻopaʻa lima ma ka hoʻopili ʻana i nā kaula magnetic i ka hope o ka lau.Hōʻike ʻia kekahi prototype forearm compressive sleeve ma Fig. 6D, kahi i hana ʻia ai nā ʻāpana unidirectional braided mai Type M AMF (e ʻike i nā ʻano) a me nā wili acrylic e hoʻoulu ai i nā pūʻali ikaika.Ua hoʻolako mākou i nā wēlau o nā lau me nā kaula Velcro no ka hoʻopili maʻalahi a no nā ʻano lima like ʻole.
ʻO ke ʻano hana hoʻopaʻa, e hoʻololi i ka hoʻonui laina i ka neʻe ʻana, pili pū kekahi i nā lau i ulana ʻia.Uli mākou i nā ʻili pulupulu ma kekahi ʻaoʻao o ka lole a me ka ulana i ʻole e hoʻonui ʻia (Fig. 7A).No laila, i ka loaʻa ʻana o ʻelua AMF i ke kaomi hydraulic kūʻokoʻa kekahi i kekahi, e hele ka pepa i kahi neʻe bi-directional piʻo ʻana e hana i kahi ʻano ʻekolu-dimensional ʻokoʻa.Ma kekahi ala ʻē aʻe, hoʻohana mākou i nā wili hiki ʻole ke hoʻopaʻa i hoʻokahi ʻaoʻao o nā pepa i ulana ʻia (Figure 7B).No laila, hiki i ka pepa ke hana i nā neʻe kūʻokoʻa kūʻokoʻa a hoʻolōʻihi i ka wā o ka AMF pili i lalo o ke kaomi.Ma ka fig.Hōʻike ʻo 7B i kahi laʻana e hoʻomalu ʻia ai ka lau ʻelua ʻaoʻao e kāʻei i ʻelua hapakolu o ka manamana lima kanaka me ka neʻe ʻana a hoʻolōʻihi i kona lōʻihi e uhi i ke koena me ka neʻe ʻana.Hiki ke hoʻohana ʻia ka neʻe ʻana o nā ʻāpana ʻelua no ka hoʻolālā kiʻi a i ʻole ka hoʻomohala ʻana i nā lole akamai.
ʻO ka pepa i ulana ʻia ʻo Bi-directional, ka lau i ulana ʻia a me ka hiki ke hoʻonui i ka hoʻolālā.(A) Nā panela wicker bi-directional i hoʻopaʻa ʻia e hana i ka piko bi-directional.(B) ʻO nā panela wicker bidirectional i hoʻopaʻa ʻia me ka unidirectional e hana i ka flex a me ka elongation.(C) ʻO ka pepa wili elastic kiʻekiʻe, hiki ke hoʻohālikelike i ka curvature o ka ʻili a hiki ke hana i nā hale tubular.(D) ka hoʻokaʻawale ʻana i ka laina waena o kahi ʻano hoʻonui radially e hana ana i kahi ʻano parabolic hyperbolic (ʻuala).
Hoʻohui mākou i ʻelua puka lou pili o nā lālani luna a me lalo o ka ʻāpana wili me ke kaula humuhumu i ʻole e wehe ʻia (Fig 7C).No laila, ʻoluʻolu loa ka pepa i ulana ʻia a hoʻololi maikaʻi ʻia i nā ʻāpana ʻili like ʻole, e like me ka ʻili o nā lima a me nā lima kanaka.Ua hana pū mākou i kahi ʻano tubular (sleeve) ma ka hoʻopili ʻana i nā wēlau o ka ʻāpana wili i ke ala o ka huakaʻi.Hoʻopili maikaʻi ka lima i ka manamana lima o ke kanaka (Fig. 7C).ʻO ka sinuosity o ka lole i ulana ʻia e hāʻawi i kahi kūpono maikaʻi loa a me ka deformability, e maʻalahi ai ka hoʻohana ʻana i ka lole akamai (nā mīkina lima, nā lima compression), hāʻawi i ka hōʻoluʻolu (ma o ke kūpono) a me ka hopena therapeutic (ma o ka hoʻopili ʻana).
Ma waho aʻe o ka hoʻonui radial 2D ma nā ʻaoʻao he nui, hiki ke hoʻolālā ʻia nā lau i ulana ʻia e hana i nā hale 3D.Ua kaupalena mākou i ka laina waena o ka wili poepoe me ka ʻili acrylic e hoʻopau i kona hoʻonui ʻia ʻana.ʻO ka hopena, ua hoʻololi ʻia ke ʻano pālahalaha mua o ka pepa i ulana ʻia i ke ʻano hyperbolic parabolic (a i ʻole nā ​​ʻuala ʻuala) ma hope o ke kaomi ʻana (Fig. 7D).Hiki ke hoʻokō ʻia kēia hiki ke hoʻololi i ke ʻano ma ke ʻano he mea hoʻokiʻekiʻe, he lens optical, nā wāwae robot mobile, a i ʻole hiki ke hoʻohana i ka hoʻolālā ʻano a me nā robots bionic.
Ua hoʻomohala mākou i kahi ʻenehana maʻalahi no ka hana ʻana i nā hoʻokele flexural ma o ka hoʻopili ʻana i ka AMF ma luna o kahi lole lole ʻaʻole kikoʻī (Figure 3).Hoʻohana mākou i kēia manaʻo no ka hoʻokumu ʻana i nā loina programmable kahi e hiki ai iā mākou ke puʻunaue pono i nā ʻāpana hana a me ka passive i hoʻokahi AMF e hana i nā kiʻi i makemake ʻia.Hana mākou a hoʻolālā i ʻehā mau filament ikaika e hiki ke hoʻololi i ko lākou ʻano mai ka pololei a i ka leka (UNSW) i ka hoʻonui ʻia ʻana o ke kaomi (Supplementary Fig. S4).Hiki i kēia ʻano hana maʻalahi ke hoʻololi i nā laina 1D i ka deformability o ka AMF i nā kiʻi 2D a me nā hale 3D paha.
Ma ke ala like, ua hoʻohana mākou i kahi AMF hoʻokahi e hoʻonohonoho hou i kahi ʻāpana o ka mea maʻamau passive i loko o kahi tetrapod hana (Fig. 8A).Ua like nā manaʻo hoʻokele a me nā papahana me nā mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 3C.Eia nō naʻe, ma kahi o nā ʻāpana ʻehā, ua hoʻomaka lākou e hoʻohana i nā lole me ke ʻano quadrupedal (honu, cotton muslin).No laila, ʻoi aku ka lōʻihi o nā wāwae a hiki ke hoʻokiʻekiʻe ʻia ke ʻano.Piʻi mālie ke kiʻekiʻe o ka hale ma lalo o ke kaomi a kū pololei kona mau wāwae i ka honua.Inā hoʻomau ka piʻi ʻana o ke kaomi inlet, e hāʻule nā ​​wāwae i loko, e hoʻohaʻahaʻa i ke kiʻekiʻe o ka hale.Hiki i nā Tetrapods ke hana i ka locomotion inā hoʻolako ʻia ko lākou mau wāwae me nā hiʻohiʻona unidirectional a i ʻole hoʻohana i nā AMF he nui me nā hoʻolālā neʻe.Pono nā locomotion locomotion no nā hana like ʻole, me ka hoʻopakele ʻana mai nā ahi ahi, nā hale i hiolo a i ʻole nā ​​wahi pōʻino, a me nā robots lawe lāʻau lapaʻau.
Hoʻonohonoho hou ʻia ka lole e hana i nā hale hoʻololi kino.(A) E hoʻopili i ka AMF i ka palena o ka pepa lole passive, e hoʻohuli iā ia i hale hoʻokele ʻehā wāwae.(BD) ʻElua mau hiʻohiʻona ʻē aʻe o ka hoʻonohonoho hou ʻana o ka ʻiʻo, e hoʻohuli ana i nā pepeke passive a me nā pua i mea ikaika.ʻO ka lole ʻōlima ʻole: muslin pulupulu maʻemaʻe.
Hoʻohana pū mākou i ka maʻalahi a me ka maʻalahi o kēia ʻenehana hoʻoponopono hou ʻana i ka ʻiʻo ma ka hoʻokomo ʻana i ʻelua mau hale bioinspired hou no ka hana hou ʻana (Figures 8B-D).Me kahi AMF hiki ke hoʻokuʻu ʻia, ua hoʻonohonoho hou ʻia kēia mau ʻano hana hoʻololi mai nā ʻāpana o ka ʻiʻo passive i nā hale hana a me ka hoʻokele.Ma muli o ka hoʻoulu ʻia e ka mōʻī lele, ua hana mākou i ka hoʻololi ʻana i ke ʻano o ka pepeke me ka hoʻohana ʻana i kahi ʻāpana lole ʻano pepeke (cotton muslin) a me kahi ʻāpana AMF lōʻihi i paʻa ma lalo o kona mau ʻēheu.Ke kau ʻia ka AMF ma lalo o ke kaomi, pelu ʻia nā ʻēheu.E like me ka Monarch Butterfly, ʻo nā ʻēheu hema a me nā ʻēheu ʻākau o ka Butterfly Robot e lele like i ke ala like no ka mea ua hoʻomalu ʻia lāua e ka AMF.No ka hōʻike wale ʻana i nā ʻōpala kupu.ʻAʻole hiki ke lele e like me Smart Bird (Festo Corp., USA).Ua hana pū mākou i ka pua lole (Figure 8D) i ʻelua papa o ʻelima petals i kēlā me kēia.Hoʻonoho mākou i ka AMF ma lalo o kēlā me kēia papa ma hope o ka lihi o waho o nā petals.I ka hoʻomaka ʻana, ua mohala nā pua, me nā petals a pau e hāmama loa.Ma lalo o ke kaomi, hoʻoneʻe ka AMF i ka neʻe ʻana o nā petals, e pani ai lākou.Hoʻoponopono kūʻokoʻa nā AMF ʻelua i ka neʻe ʻana o nā papa ʻelua, a ʻo nā petals ʻelima o ka papa hoʻokahi e lohi i ka manawa like.