導讀

近幾年，各大知名高校似乎愛上了折紙，他們想盡辦法利用折紙原理，造出各種各樣千奇百怪的機器人，而且最關鍵的是，這些機器人或許在将來能夠派上很大用場。今天，機器人大講堂就帶領大家，一起來領略一下折紙機器人的風采。

作者：海蛟

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你對折紙是怎麼定義的？無非就是小時候為了鍛煉一下心靈手巧的能力，或者哄哄更小的小朋友玩的一個小手工嗎？看着花花綠綠的紙張被弄成各種我們想象不到的樣子，似乎也會有一種成就感。

但當折紙落在科學家的手裡，他們瞬間就會變得高大上很多。我們折紙靠記憶人家折紙靠計算，而且還将這種計算應用到了機器人身上。最近幾年從哈佛到MIT再到很多其他高校的科學家們越來越意識到，折紙可能會解決很多從空間到力學的問題，而且也将折紙玩出了不同的花樣，今天我就帶大家一起來看看當折紙遇上機器人會有怎樣的神操作。

抓取

紙張對于我們來說是脆弱的，但當把一張紙對折無數次之後，它的力量可能超乎想象。去年哈佛大學Wyss研究所和麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室就聯手發布了一款由折紙靈感啟發的機器人。

将紙張折疊成上圖那樣，不僅使它具有了收縮和伸展的能力，還使它的韌性增加了很多倍。将這種形狀的折紙密封在充滿空氣或流體的密封袋中，折紙便充當了密封袋的骨骼，不僅能為密封袋提供走向，還能為它增加韌性。

哈佛與MIT聯手打造的這款軟體機器人，能夠拉起超過自身重量1000倍的重量。而且折紙的規則不同，機器人的運動軌迹也會不同。不僅能讓機器人有垂直方向的運動，還能完成三維方向的扭動。

這樣，簡單的折紙便成為集柔軟與韌性于一體的軟體機器人，能夠抓起任何形狀的物品。

變形

折紙最突出的特點之一，便是變形。簡單的紙張能夠在人們的手中變換不同的形狀。之前NASA便研發出一種體型嬌小的折紙機器人“PUFFER”。 PUFFER隻有智能手機般大小，還能在通過狹小的空間時折疊自己的身體順利通過，适用于在狹小或環境惡劣的空間中執行相關的太空探索任務。

麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)也開發了一款非常神奇的折紙機器人，它具備極高的适應力，能夠使用不同的“裝備”為機器人提供行走、涉水和飛行等不同的能力。

該自身大小僅為幾立方厘米，CSAIL稱之為Primer。它能自己走進外骨骼的中央，然後使用熱量将其包裹起來。之後便可以完成不同的任務。

Primer的移動受到内置磁鐵的控制，它能夠脫離外骨骼，然後找到新的外骨骼之後自己穿上。它還能把不同的外骨骼拼接在一起，從而實現複合能力。下圖，它就為自己折疊出了一隻小船。

Primer 的“折疊”原理是這樣的：Primer 利用體外披着的塑料外骨骼外衣滾動行走，這一過程中，隻要給機器人添加熱量，塑料外套就會相應地變形、折疊，看起來就像自動折紙。

披上外骨骼的 Primer 造型百變，靈活自如，可以适應多種場景。有了外骨骼，它就可以自行滾動，如果丢掉外骨骼，他的移動速度還能再快一倍；另一種外骨骼可以讓它變換出小船一樣的造型，可承載自身接近兩倍的重量；還有一中外骨骼可以讓它變成“滑翔機”，可以從高空中飛速向下滑行。

MIT 學者 Daniela Rus 表示：在未來，這種機器人可以充當小型外科醫生，把它藏在膠囊裡面，病人一吞就可以把它送進體内。到了病人體内， Primer 就可以用各種不同的外骨骼，進行組織切割或是藥物運輸的任務。雖然要在應用層面實現，還有很多工作要做，但是這種技術有很大的優勢。Rus 說：“有了它，有的手術流程就可以免去疼痛或是感染，甚至無需做切割手術。”

蠕動

今年年初，哈佛大學的科研人員仿照古老的剪紙方式，模仿了蛇鱗的工作原理，能在一屈一伸間向前蠕動。

這也是一種特殊材料的剪紙，鱗片首先需要很滑有助于向前滑行，其腹部的鱗片又要具有一定的黏性，能夠牢固的抓住地面，進行快速移動。

将這些鱗片塑料片卷起，包裹在氣動驅動的軟管外，靠紙張的收縮以膨脹，便形成了神奇的仿生蛇形機器人。

趣味

關于折紙另一個神奇的功能，便是可以變換不同的形狀，而當給這些用紙折出來的動物裝上馬達，便給了這些紙張新的生命。

去年浙江大學來自新加坡的一批大一學生在《設計思維與表達》課程中，利用折紙和電機，上演了一場别開生面的仿生機器人秀。來自新加坡的98名大一學生，用折紙設計了40隻“小動物”，并賜予了這些小動物新的生命。

河豚

兔子

螃蟹

啟發

對于我們很多人來說，折紙是一項趣味，但對于科學家來說，折紙是一門學科。在NASA有一個這樣的故事，一物理學家羅伯特·J·朗因為鐘愛折紙，放棄了自己NASA的高薪工作，轉職在家玩折紙。

羅伯特·J·朗

在羅伯特·J·朗的眼裡折紙變成一道道空間解析的數學題。而且他的宗旨是在不剪開紙張的前提下，折出任意的造型。于是，在他眼裡折紙是這樣的。

他還為他的折紙編寫了一款軟件，它可以利用數學知識，形成各種你想折成的折品的折痕。

而且，羅伯特還真的将折紙技術又重新應用到了航空領域，NASA重新把他請回去設計了震驚很多人的太空用太陽能電池闆。将這些太陽能電池闆折疊成如下形狀，在占用極小空間的前提下能展開超大的面積。

還有很多靠折紙為靈感做成的機器人，比如我們昨天發不的韓國首爾大學研制的帶抓手無人機，這裡就不一一列舉。相信未來，折紙還将發揮它的潛力應用到方方面面。期待人類這些古老的技藝能夠更好的與高科技結合。下面欣賞一下大神們的折紙作品吧。

羅伯特·J·朗耗時3個月研究經過六小時完成的折紙腦中，整張紙沒有經過任何剪裁，這也使他在折紙界一舉成名。

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