論文の概要: One Print, Many Moves: Monolithic Origami-inspired Folding Actuator for Composable Soft Multi-DoF Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.00751v1
- Date: Tue, 01 Sep 2026 05:31:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-02 16:31:36.403582
- Title: One Print, Many Moves: Monolithic Origami-inspired Folding Actuator for Composable Soft Multi-DoF Systems
- Title（参考訳）: モノリシックな折り紙にインスパイアされた複合型軟式DoF用折り曲げアクチュエータ
- Authors: Jaehyung Jang, Zhenish Zhakypov, Jasmin Elena Palmer, Melissa Klein, Jee-Hwan Ryu, Allison Mariko Okamura,
- Abstract要約: モノリガミにインスパイアされた軟質折り畳みアクチュエータの設計(モノリガミ)を紹介する。
デザインは完全に3Dプリント可能で、組み立てを必要としない単一素材のシングルプリントプロセスである。
異なるアプリケーション領域にまたがる3つの3DプリントソフトマルチDoFロボットシステムを実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.952185594637419
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Conventional soft robot actuators excel in compliance, but their uncontrolled deformations compromise accuracy and hinder scaling to multi-degree-of-freedom (DoF) systems. We introduce a MONOlithic ORIGAMI-inspired soft folding actuator design (MONORIGAMI) that establishes a design strategy based on spatially programmed stiffness anisotropy to preserve material compliance along desired folding directions while selectively restricting deformation in unwanted directions. The actuator leverages stiffness tiers based on material thickness, patterned in an origami-inspired geometry with facets and creases, converting unconstrained soft deformation into accurate, repeatable, and composable folding motions without additional reinforcements. The design is fully 3D-printable through a single-material, single-print process that requires no assembly. Each actuator serves as a scalable motion primitive, and linking and orienting multiple actuators mechanically programs multi-DoF trajectories. Using the same fundamental module, we demonstrate three 3D-printed soft multi-DoF robotic systems spanning distinct application domains: (1) a compact 4-DoF wearable haptic device for high-fidelity cutaneous feedback in virtual reality (VR), (2) a 3-DoF joystick for kinesthetic feedback in teleoperation, and (3) a modular robotic gripper capable of underwater operation with geometry-encoded grasp trajectories. These systems demonstrate the module's capabilities for compact multi-axis integration, controlled physical interaction, and geometry-programmed operation across different environments. Together, these results show that MONORIGAMI provides a general, composable, accessible, reliable, and scalable platform for high-precision soft multi-DoF robotics, addressing long-standing limitations in both soft actuator design and fabrication.
- Abstract（参考訳）: 従来のソフトロボットアクチュエータはコンプライアンスに優れていたが、制御されていない変形によって精度が損なわれ、多自由度(DoF)システムへのスケーリングが妨げられる。
モノリシックオリグナミにインスパイアされた軟質折り畳みアクチュエータの設計(モノリガミ)を導入し、空間的にプログラムされた剛性異方性に基づく設計戦略を確立し、所望の折り畳み方向に沿って材料コンプライアンスを維持するとともに、不要な方向の変形を選択的に制限する。
アクチュエータは、折り紙に着想を得た形状をファセットやクレーゼでパターン化した材料厚みに基づく剛性層を利用して、制約のない柔らかい変形を追加の補強なしに正確で繰り返し可能で構成可能な折り畳み運動に変換する。
デザインは完全に3Dプリント可能で、組み立てを必要としない単一素材のシングルプリントプロセスである。
各アクチュエータはスケーラブルなモーションプリミティブとして機能し、複数のアクチュエータを機械的に複数のDoFトラジェクトリをリンクし、指向する。
同じ基本モジュールを用いて,(1)仮想現実(VR)における高忠実性皮膚フィードバックのための小型4-DoFウェアラブル触覚デバイス,(2)遠隔操作における審美フィードバックのための3-DoFジョイスティック,(3)幾何学的に符号化されたグリップ軌道を用いた水中操作が可能なモジュール式ロボットグリップ。
これらのシステムは、モジュールのコンパクトなマルチ軸統合、制御された物理的相互作用、および異なる環境における幾何学的にプログラムされた操作の能力を示す。
これらの結果から, モノリガミは, 軟式多自由度ロボットのための汎用的, 構成可能, アクセシビリティ, 信頼性, スケーラブルなプラットフォームを提供する。
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