科技日报记者 刘霞
韩国首尔大学科学家在最新出版的《科学·机器人》杂志发表论文，介绍了一种受折纸艺术启发的新型结构——“可折叠可滚动波纹结构”。该结构通过引入“交织”设计理念，既能平滑卷曲折叠，实现极致紧凑的保存状态，又能在完全展开后保持高强度与稳定性，为制造“能屈能伸”的机器人提供了新可能。
传统卷尺式结构通过将材料卷绕在中心轮毂上实现紧凑收纳。这类结构在储存时截面平整以便缠绕，展开时则形成波纹截面以增强抗弯曲能力。然而，当传统波纹结构被折叠成多层并绕经轮毂时，因材料厚度导致的内外层周长差异容易引发结构屈曲和起皱。为此，现有结构通常先展开为单层平整状态再行卷绕。随着波纹尺寸增大，结构强度虽得以提升，但所需卷绕宽度也随之增加，导致强度与紧凑性之间难以兼顾。
为解决这一矛盾，团队将“隔行交织”原理引入波纹结构设计。新结构通过交叉互锁方式连接多个组件，而非采用刚性固定。这种设计既允许组件间通过滑动重新排列，又能在互锁方向共同承载负荷、维持形态稳定，实现了多层折叠波纹结构的平滑卷绕与紧凑收纳。
除理论创新外，团队还基于这种结构研制出仅需单一电机驱动的可伸缩机械臂，并展示了其在多种机器人系统中的应用潜力。在一款与扫地机器人尺寸相仿的移动平台上，加装该机械臂的机器人在收纳时保持低矮形态，展开后却能执行高处作业，如整理货架物品或按下电梯按钮。
另一项演示中，团队开发出可部署移动3D打印机器人。其底座可从一个紧凑三角柱，展开为大型四面体框架。借助这个展开的框架，机器人能够完成高度约2.5米结构的3D打印任务。
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