ORI*botics: der Kunst und Wissenschaft von Roboter-Origami

ORI*BOTICS, die Kunst und Wissenschaft des robotischen Origami, ist ein Folgeforschungsprojekt, das die Untersuchung von Origami, Technologie und Natur fortsetzt. Diese Forschung stellt Fragen, die spezifisch für robotisches Origami und gefaltete Mechanismen sind, ein neues Gebiet in Kunst und Wissenschaft mit vielen offenen Fragen. Unser Ziel ist es, das Wissen aus der Literatur zu erweitern, einschließlich neuer Ideen in der Wissenschaft, um neue Ansätze zu entwickeln und praktische Werkzeuge und Know-how für das Studio zu schaffen. Wir untersuchen drei grundlegende Problembereiche: Programm, Transformation und Sinn. 1. Die Programmierung von Origami-Formen erfordert das Verständnis von theoretischem, praktischem und rechnerischem Wissen darüber, wie Origami-Muster in der Natur geformt werden und wie sie ihre Form verändern können. Unser Ziel ist es, eine neue Software zu entwickeln, die es einem Künstler ermöglicht, neue Origami-Designs für die Robotik zu erstellen. Wir werden eine Open-Source, Open-Call-Methode, um neue und bestehende Werkzeuge für Computational Origami zu erstellen und zu sammeln. 2. Die T ransformation einer robotischen Origami-Form erfordert intelligente Materialien und komplexe digitale Fertigungstechniken. Unser experimenteller Ansatz zielt darauf ab, aktuelles Wissen zu neuen Verfahren zu kombinieren, mit denen Künstler und Wissenschaftler ihre Origami-Roboter herstellen und bewegen können. Wir wollen Methoden finden, mit denen eine Falte auf wiederholbare, dauerhafte Weise bewegt werden kann, die für die Produktion im Studio geeignet sind. 3. Die Sensorik im Origami bietet kontinuierliche und binäre Sensorik-Optionen, die viele verschiedene Arten von menschlichen Interaktionen schaffen können, wie z.B. skulpturale, musikalische und leistungsbasierte Prototypen. Wir suchen nach einer Multi-Material-Lösung, basierend auf bestehenden Methoden, die Flexibilität und elektrische Eigenschaften auf komplexen Origami-Mustern kombinieren kann. Die Forschungsmethodik ist um vier Kategorien herum aufgebaut: Art Into Science (Literaturrecherchen, experimentelle Validierungen) und Research Through Making , Open-Source & Open Call (um Expertise von anderen weltweit führenden Forschern zusammenzubringen) (Herstellung von Prototypen und Methoden), Research Through Teaching (öffentliche Präsentationen, Workshops und Ausstellungen). Die Präsentation unserer Ergebnisse von praktischen, haptischen, taktilen und physischen Prototypen wird mit der gleichen Wichtigkeit behandelt wie konzeptionelle Rahmenwerke, Literaturübersichten und Publikationen. Öffentliche Präsentationen und Engagement werden durch Ausstellungen, Workshops und Online-Videos erreicht. Die Forschung wird im Ars Electronica Futurelab in Linz durchgeführt. Public Outreach Programme werden in Zusammenarbeit mit dem Ars Electronica Festival und Zentrum durchgeführt. Ein Team mit künstlerischer und wissenschaftlicher Expertise wird von dem Oribotiker Dr. Matthew Gardiner geleitet.

Wir untersuchen drei grundlegende und miteinander verbundene Themen im Bereich der Origami-Robotik - Programmierung, Transformation und Sensorik - und entwickeln daraus neue Ateliermethoden, inspiriert von aktuellen wissenschaftlichen Arbeiten. Die Forschung ist künstlerisch geprägt und hat Ergebnisse in Form von kleinen und großen oribotischen Skulpturen, digitalen Musikinstrumenten, audiovisuellen Arbeiten, wissenschaftlichen Publikationen und Monografien hervorgebracht. Wichtige Ergebnisse: Oribotics Instruments: eine Reihe von Prototypen oribotischer Musikinstrumente, die Faltwinkel durch Berührung und manuelles Falten erfassen können. Ein Workshop mit Papierprototypen führte zu einer eingehenden Untersuchung von Materialien, Fertigungsmethoden, Elektronik und Software sowie zur Verwendung eines digitalen Zwillings zur Auswertung von Origami-Gesten. Wir präsentierten unsere Ergebnisse in Form von Aufführungen und Ausstellungen der Instrumente; wichtige Kooperationspartner waren Musiker*innen, die neue Werke komponierten. Gigantic Oribotic Spiral: eine kollaborative und detaillierte Studie zur Transformation von Materialien in selbstähnliche Spiralstrukturen mit dem Ziel, diese so groß wie möglich zu gestalten. Die Ergebnisse, darunter zahlreiche Mikro-Erfindungen, umfassen zwei Prototypen der Spirale in Originalgröße. Die systematische Überprüfung, der Prototypenbau und die Tests von Origami-Scharnierkonstruktionen führten zu einem rollenden, spiralförmig verzahnten Scharnier - dem Schmid-Scharnier. Unser mathematisches Modell ermöglichte die Erforschung von n-dimensionalem Origami, wobei wir über 12.000 Designvarianten berechneten. Daraus resultierten verschiedene Ergebnisse: eine Computergrafik, die das Falten und Entfalten im gesamten Origami-Designraum visualisiert; eine audiovisuelle Arbeit, die geometrische Daten in Klang umwandelt; der Datensatz selbst; und eine Monografie. Thysan-Mechanismus: benannt nach einer dreiblättrigen Blume, die auf Arbeiten im Bereich chirurgischer Instrumente zurückgeht. Die Studie umfasste die Entwicklung eines parametrischen Origami-Modells, das aktuelle Erkenntnisse auf dem Gebiet des starren Origami integriert. Als Antwort auf unsere Themen umfassen unsere allgemeinen Ergebnisse Folgendes: Im Bereich "Programm" deckte unsere Analyse aktueller Origami-Software-Tools für allgemeine Zwecke Wissenslücken beim Entwurf nicht-planarer, zusammengesetzter Origami-Strukturen auf. Diese Strukturen lassen sich aus flachen Blättern falten, werden aber entlang von Kanten oder anderen Gelenken zu Schlaufen verbunden. Wir zielten außerdem darauf ab, neue Erkenntnisse im Bereich des starren Origami zu integrieren und die Prinzipien in unsere mathematischen und parametrischen Modelle einzuarbeiten. Im Bereich "Sensorik" ermöglichten unsere neuartigen Ansätze für oribotische Instrumente, basierend auf einzigartigen Elektromaterialkombinationen und unter Einbeziehung umfangreicher Arbeiten mit Leiterplatten, neue Methoden zur Bestimmung von Faltwinkeln. Im Bereich "Transformation" offenbarten unsere Untersuchungen großflächiger oribotischer Arbeiten zahlreiche offene Probleme und Herausforderungen. Fragen der Materialität und der Gelenke im Origami konzentrieren sich weiterhin hauptsächlich auf kleine Objekte, was darauf hindeutet, dass dieser Bereich noch viel Forschungspotenzial bietet. Insgesamt erweitert unsere Art-Science-Methodik, basierend auf Programmierung, Transformation und Sensorik, die Ansätze der Studioarbeit, um zukünftige Entwicklungen in der Origami-Robotik zu unterstützen. Wir generierten neues Wissen, Erkenntnisse, Kunstwerke und Lösungen und eröffneten gleichzeitig neue Forschungsfelder für zukünftige Untersuchungen. Die Ergebnisse unterstreichen sowohl die Vielfalt als auch das erhebliche Potenzial neuer Richtungen in der Origami-Robotik.