折纸最难的立体机器人（当折纸遇上机器人）

导读

近几年，各大知名高校似乎爱上了折纸，他们想尽办法利用折纸原理，造出各种各样千奇百怪的机器人，而且最关键的是，这些机器人或许在将来能够派上很大用场。今天，机器人大讲堂就带领大家，一起来领略一下折纸机器人的风采。

作者：海蛟

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你对折纸是怎么定义的？无非就是小时候为了锻炼一下心灵手巧的能力，或者哄哄更小的小朋友玩的一个小手工吗？看着花花绿绿的纸张被弄成各种我们想象不到的样子，似乎也会有一种成就感。

但当折纸落在科学家的手里，他们瞬间就会变得高大上很多。我们折纸靠记忆人家折纸靠计算，而且还将这种计算应用到了机器人身上。最近几年从哈佛到MIT再到很多其他高校的科学家们越来越意识到，折纸可能会解决很多从空间到力学的问题，而且也将折纸玩出了不同的花样，今天我就带大家一起来看看当折纸遇上机器人会有怎样的神操作。

抓取

纸张对于我们来说是脆弱的，但当把一张纸对折无数次之后，它的力量可能超乎想象。去年哈佛大学Wyss研究所和麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室就联手发布了一款由折纸灵感启发的机器人。

将纸张折叠成上图那样，不仅使它具有了收缩和伸展的能力，还使它的韧性增加了很多倍。将这种形状的折纸密封在充满空气或流体的密封袋中，折纸便充当了密封袋的骨骼，不仅能为密封袋提供走向，还能为它增加韧性。

哈佛与MIT联手打造的这款软体机器人，能够拉起超过自身重量1000倍的重量。而且折纸的规则不同，机器人的运动轨迹也会不同。不仅能让机器人有垂直方向的运动，还能完成三维方向的扭动。

这样，简单的折纸便成为集柔软与韧性于一体的软体机器人，能够抓起任何形状的物品。

变形

折纸最突出的特点之一，便是变形。简单的纸张能够在人们的手中变换不同的形状。之前NASA便研发出一种体型娇小的折纸机器人“PUFFER”。 PUFFER只有智能手机般大小，还能在通过狭小的空间时折叠自己的身体顺利通过，适用于在狭小或环境恶劣的空间中执行相关的太空探索任务。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)也开发了一款非常神奇的折纸机器人，它具备极高的适应力，能够使用不同的“装备”为机器人提供行走、涉水和飞行等不同的能力。

该自身大小仅为几立方厘米，CSAIL称之为Primer。它能自己走进外骨骼的中央，然后使用热量将其包裹起来。之后便可以完成不同的任务。

Primer的移动受到内置磁铁的控制，它能够脱离外骨骼，然后找到新的外骨骼之后自己穿上。它还能把不同的外骨骼拼接在一起，从而实现复合能力。下图，它就为自己折叠出了一只小船。

Primer 的“折叠”原理是这样的：Primer 利用体外披着的塑料外骨骼外衣滚动行走，这一过程中，只要给机器人添加热量，塑料外套就会相应地变形、折叠，看起来就像自动折纸。

披上外骨骼的 Primer 造型百变，灵活自如，可以适应多种场景。有了外骨骼，它就可以自行滚动，如果丢掉外骨骼，他的移动速度还能再快一倍；另一种外骨骼可以让它变换出小船一样的造型，可承载自身接近两倍的重量；还有一中外骨骼可以让它变成“滑翔机”，可以从高空中飞速向下滑行。

MIT 学者 Daniela Rus 表示：在未来，这种机器人可以充当小型外科医生，把它藏在胶囊里面，病人一吞就可以把它送进体内。到了病人体内， Primer 就可以用各种不同的外骨骼，进行组织切割或是药物运输的任务。虽然要在应用层面实现，还有很多工作要做，但是这种技术有很大的优势。Rus 说：“有了它，有的手术流程就可以免去疼痛或是感染，甚至无需做切割手术。”

蠕动

今年年初，哈佛大学的科研人员仿照古老的剪纸方式，模仿了蛇鳞的工作原理，能在一屈一伸间向前蠕动。

这也是一种特殊材料的剪纸，鳞片首先需要很滑有助于向前滑行，其腹部的鳞片又要具有一定的黏性，能够牢固的抓住地面，进行快速移动。

将这些鳞片塑料片卷起，包裹在气动驱动的软管外，靠纸张的收缩以膨胀，便形成了神奇的仿生蛇形机器人。

趣味

关于折纸另一个神奇的功能，便是可以变换不同的形状，而当给这些用纸折出来的动物装上马达，便给了这些纸张新的生命。

去年浙江大学来自新加坡的一批大一学生在《设计思维与表达》课程中，利用折纸和电机，上演了一场别开生面的仿生机器人秀。来自新加坡的98名大一学生，用折纸设计了40只“小动物”，并赐予了这些小动物新的生命。

河豚

兔子

螃蟹

启发

对于我们很多人来说，折纸是一项趣味，但对于科学家来说，折纸是一门学科。在NASA有一个这样的故事，一物理学家罗伯特·J·朗因为钟爱折纸，放弃了自己NASA的高薪工作，转职在家玩折纸。

罗伯特·J·朗

在罗伯特·J·朗的眼里折纸变成一道道空间解析的数学题。而且他的宗旨是在不剪开纸张的前提下，折出任意的造型。于是，在他眼里折纸是这样的。

他还为他的折纸编写了一款软件，它可以利用数学知识，形成各种你想折成的折品的折痕。

而且，罗伯特还真的将折纸技术又重新应用到了航空领域，NASA重新把他请回去设计了震惊很多人的太空用太阳能电池板。将这些太阳能电池板折叠成如下形状，在占用极小空间的前提下能展开超大的面积。

还有很多靠折纸为灵感做成的机器人，比如我们昨天发不的韩国首尔大学研制的带抓手无人机，这里就不一一列举。相信未来，折纸还将发挥它的潜力应用到方方面面。期待人类这些古老的技艺能够更好的与高科技结合。下面欣赏一下大神们的折纸作品吧。

罗伯特·J·朗耗时3个月研究经过六小时完成的折纸脑中，整张纸没有经过任何剪裁，这也使他在折纸界一举成名。

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