כולנו מכירים את אומנות קיפולי הנייר היפנית - האוריגמי, ואת שלל הצורות והדמויות שניתן לייצר בשיטה זאת, אך רוב האנשים לא יודעים שלאוריגמי ישנם גם יישומים מדעיים רבים. אוריגמי מאפשר יצירה של מבנים מורכבים מתוך משטחים דו-מימדיים פשוטים, על ידי קיפול המשטח בצורות שונות. חוקרים רבים השתמשו בשיטות אוריגמי במחקריהם כדי לייצר קיפולים של מולקולות DNAא[1] ומבני מיקרו-זרימה תלת-מימדיים מתוך דף נייר פשוט [2], לבנות פס ייצור של רובוטים זעירים [3], ואף לשמש בסיס לשרירים שמופעלים על ידי לחץ אוויר [4].
אחד התחומים שמיהר לאמץ את שיטות האוריגמי הוא תחום הרובוטיקה הרכה, שהתפתח בעשורים האחרונים. מהי בעצם רובוטיקה רכה? כאשר אנחנו מדמיינים רובוט, אנחנו בדרך כלל חושבים על רובוט "קשיח", המורכב ברובו מחומרים קשיחים ומיועד לטווח פעולות מוגבל. למשל, רובוט בפס ייצור במפעל מכוניות. רובוטים אלו בדרך כלל יהיו כבדים, ולא מותאמים לסביבות עבודה לא יציבות, כמו משטחי חול וחצץ, סביבות נוזליות וכולי. לעומתם, רובוטים "רכים", כאלו הבנויים מחומרים גמישים, מהווים מענה יעיל למשימות שרובוטים "קשיחים" מאוד מתקשים בהן. הדוגמה הפשוטה ביותר לכך היא הרמה של חפץ קשיח ושביר כגון כוס מים, משימה לא פשוטה בכלל עבור רובוט קשיח, אך מאד קלה עבור רובוט רך. ניתן לראות דוגמה לרובוט רך בסרטון [5]:

אחת השאלות המרכזיות בתחום הרובוטיקה הרכה, היא שאלת ההנעה - איך לגרום לגוף גמיש לנוע כרצוננו?
במחקר חדש שפורסם בכתב העת היוקרתי Science Robotics, הצליחה קבוצה של חוקרים בריטים לבנות מנגנון פשוט ויעיל שיכול לשמש בתור "שריר" חשמלי עבור רובוטי אוריגמי רכים [6]. הרעיון מתבסס על עיקרון מאוד פשוט -  דמיינו סנדוויץ המורכב משני לוחות מוליכים שביניהם חומר מבודד שעובר קיטוב חשמלי כאשר הוא נחשף לשדה חשמלי (חומר זה נקרא חומר דיאלקטרי). אם נטען את המוליך העליון במטען חיובי ואת התחתון במטען שלילי, הלוחות ימשכו זה לזה עד שהם יצמדו לשכבה המבודדת, שתמנע היווצרות של קצר במערכת. נניח כעת שאנחנו מצמידים את המוליך העליון למבודד ומחזיקים אותו בגובה מטר מעל הקרקע, בזמן שהמוליך התחתון מונח על הרצפה ומחובר למשקולת. אם נרצה להרים את המוליך עם המשקולת אל המוליך העליון, נצטרך להגיע למתחים מאוד (מאוד!) גבוהים בין שני הלוחות המוליכים, מה שמגביל בדרך כלל את טווח התנועה של מערכות אלו למילימטרים ספורים. דרך אחת להתגבר על בעיה זאת מגיעה מעולם הרובוטיקה הרכה ומשתמשת ברצועות מוליכות ודיאלקטריות גמישות ודקות כדי לייצר תנועת "רוכסן" [7]:

תנועה זאת מתבססת על כך שהרצועות נמשכות תחילה בקרבת מָגוֹף הרוכסן (החלק הנע ברוכסן), במקום שבו הרצועות כבר צמודות למבודד, ועם התקרבות הרצועות, מגוף הרוכסן מתקדם, ובכך נוצרת תנועה רציפה לטווחים גדולים. אך האם "שיטת הרוכסן" חזקה ומהירה מספיק כדי לשמש כמנגנון הנעה?
במאמרם, הראו החוקרים שאם מוסיפים טיפה קטנה (עשירית המיליליטר) של נוזל דיאלקטרי למגוף הרוכסן, ניתן להגיע להגברה של עד פי 40(!) מהכוח המקורי של המערכת. כלומר, עבור מתח נתון, המערכת עם הנוזל יכולה להרים פי 40 יותר משקל. הגברה זאת היא תוצאה ישירה של העובדה שעבור נוזלים רבים, המקדם הדיאלקטרי (מספר שמודד את רמת הקיטוב של החומר המבודד) גבוה בהרבה מזה של אוויר, ולכן מאפשר שדות חשמליים חזקים יותר קרוב למגוף הרוכסן המחבר בין שתי הרצועות הגמישות.
המערכת הבסיסית שמתוארת במאמר, מאפשרת לייצר טווח רחב של תנועות שמוגדרות אך ורק על ידי המבנה הגיאומטרי של הרצועות והמתח המופעל עליהן. זוהי שיטת הנעה זולה, פשוטה ויעילה, שככל הנראה תשאיר חותם משמעותי על תחום הרובוטיקה הרכה.
 
מקורות וקריאה נוספת:
[1] קיפולי אוריגמי של DNA
[2] שימוש בשיטות אוריגמי ליצירת מבני מיקרו-זירמה תלת-מימדיים
[3] אוריגמי כשיטת ייצור עבור רובוטים זעירים
[4] שרירי אוריגמי פניאומטיים
[5] רובוט תמנון רך
[6] קישור למאמר המקורי
[7] סרטון המדגים את המנגנון שהוצג במאמר