柔性機器人近年來發展迅速，然而柔性材料的高阻尼和高疲勞特性限制了柔性機器人的使用壽命。雜耍、跳動和小跑等任務所需的
持續動態運動對於大多數柔性機器人來說仍然遙不可及。
摺紙藝術大家都熟悉，通過摺疊紙片可以創造出讓人歎為觀止的藝術品。使用摺紙的方法制造機器人有望解決以上挑戰，可實現重複的動態運動。近日，賓夕法尼亞大學的研究人員受此啟發，創造出一種靈巧的“軟”彈簧摺紙機器人。該機器人的名字叫REBO，通過摺紙波紋管圖案的幾何設計實現了彈性軸向順應性，從而降低材料重量並減少能量損失。
研究團隊設計了波紋管的摺疊圖案，按照圖案摺疊可產生類似於彈簧的結構。β是摺疊後每層的側面和底面之間的錐角，通過設計和更改錐角的大小，可以控制REBO致動器的剛度。
在一定範圍內，錐角越大，致動器的剛度越強。當錐角為45°時，致動器的剛度最大為750Nm-1。在此基礎上，研究團隊進行了雙層結構設計，透明外層按照相同圖案摺疊以將其包圍，經過壓縮測試後證明，具有雙層結構的致動器的剛度是單層的兩倍。
REBO的機器人平臺由四部分組成：(a)三個雙層REBO致動器 (b)直流電機模塊和3D打印的滑輪系統(c)力傳感器系統 (d)集成感測和控制的微處理器。三個REBO致動器被安裝在頂部和底部的丙烯酸板之間並固定。鋼筋束穿過致動器的結構通孔，一端固定在頂板上，另一端固定在安裝在電動機上的皮帶輪上。旋轉電動機使致動器壓縮或伸長，致動器線性運動的速度限制由電動機確定。將力傳感器放置在頂板（球拍）上，以檢測小球何時與頂板接觸。
REBO正在“雜耍”的小球被限制在球拍上的管道內，只能進行垂直運動。為了使小球被彈的更高，在每次擊打後，REBO會迅速回到預壓縮位置，等待下一次的擊打。這是因為在動力學中，每次擊打小球后放鬆的球拍都會大大降低球的總能量，因此必須將額外的能量預加載到等待的彈簧REBO中，以便在每次擊打時進行保持擊球所需的功。
研究團隊將REBO的雜耍過程分為“飛行”和“命中”。在“飛行”模式下，發射的小球可以看作是無損失的衡重力狀態。球發射後，REBO迅速重置回到其預壓縮位置。當小球觸發了球拍上的力傳感器，系統進入“擊打”模式時，球沿著壓縮彈簧REBO，整個系統可以看作是彈簧上的質量。REBO的彈性能量傳遞給了球，當REBO的長度不再壓縮時，“擊打”模式結束，然後力傳感器報告球已抬起，電機重新接合了肌腱，系統重新進入了“飛行”模式。REBO預壓縮的位置越低，它存儲的能量就越大，“擊打”模式下更大的預壓縮力可將更多的能量注入到球中，可以使小球彈得更高。
除了擊打小球外，REBO還可以倒置過來，搖身一變成為彈跳機器人。
總結與展望
輕巧的可變形REBO結構具有可控制剛度的彈性，在數千次擊球的過程中反覆進行疲勞損失極少，這證明了高度可重複的漸近循環系統的穩定性。此外，由於REBO的剛度僅通過改變幾何參數就可以改變一個數量級，因此儘管在所有不同的設計中都依賴單一的整體材料，也可以調整機械輸出功率以適應各種應用。未來，REBO還可以應用到更多的領域，如自適應的機器人肢體。
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