Формируя шар не просто больше для детей. Команда исследователей от школы Гарварда Джон А. Полсон инженерных и прикладных наук (Seas) разработала материалы, которые могут контролировать и плесень воздушный шар в запрограммированных форм. Система использует листы киригами — тонкие листы материала при периодических сокращениях-встроенный в надувной устройство. Как воздушный шар расширяется, сокращения в лист киригами руководство для роста, что позволяет расширение в некоторых местах и сжимает его в других. Исследователям удалось контролировать распространение не только во всем мире, чтобы сделать масштабные формы, но локально для создания мелких элементов.
Команда также разработала обратная стратегия, алгоритм, который находит оптимальный дизайн для надувного устройства киригами, которые будут имитировать формой цели по инфляции.
«Эта работа обеспечивает новую платформу для формы-морфинг устройств, которые могли бы содействовать разработке инновационных медицинских инструментов, приводов и реконфигурируемых структур», — говорит Катя Бертольди, Уильям и Ами Куан Дэноф профессор прикладной механики в морях и старший автор исследования.
Исследование опубликовано в современные материалы.
Индивидуальный вырезать на листе киригами способствует большей форме шара, как пиксель помогает сформировать изображение на 2D поверхности. Исследователи обнаружили, что, изменив геометрические параметры этих сокращений, они могли контролировать и размещения сложной формы.
«Только изменяя всего два параметра пикселей, мы можем запрограммировать все различные виды сумасшедшие формы в киригами шары, в том числе отводы, повороты и расширения», — сказал Антонио Элиа Форте, постдокторант в морях и co-первый автор изучения. «Наша стратегия позволяет автоматически проектировать morphable воздушный шар, начиная с формы, которая вам нужна. Это подход «снизу вверх», который впервые использует эластичности материала, не только кинематики.»
Используя эти параметры, исследователи разработали алгоритм обратного, которые могли бы смешивать и сочетать пикселей различной ширины и высоты, или полностью удалить определенные пиксели, чтобы достичь желаемой формы. Путем изменения параметров отдельных пикселей, исследователи смогли настроиться фигуры в значительно меньших масштабах. Чтобы продемонстрировать это, они запрограммированы на воздушном шаре, чтобы имитировать форму сквош (эксперименты проводились на Хэллоуин) с характерными бугорками и наплывами по бокам.
«Контролируя расширение на каждом уровне киригами шар, мы можем воспроизвести различные фигуры,» Lishuai Джин, аспирант в морях и co-первый автор бумаги.
Исследователи также сделали воздушные шары киригами в виде тыквы горлянки, крючки и вазы, демонстрируя, что этот подход является достаточно общим, чтобы имитировать любую заданную форму.
Далее, исследователи стремятся использовать эти шары киригами как изменять форму приводы для мягких роботов. Работа закладывает основу для проектирования структуры на различных уровнях: от микро-минимально-инвазивной хирургической техники на макро структур для космоса.
Эти исследования выполнены в соавторстве Bolei Денг и Ахмад Хашеми Рафсанджани. Она была поддержана Национальным научным фондом в рамках гранта нет. ДМБ-1420570 и DMR-1922321.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!