你对折纸是怎么定义的?无非就是小时候为了锻炼一下心灵手巧的能力,或者哄哄更小的小朋友玩的一个小手工吗?看着花花绿绿的纸张被弄成各种我们想象不到的样子,似乎也会有一种成就感。
但当折纸落在科学家的手里,他们瞬间就会变得高大上很多。我们折纸靠记忆人家折纸靠计算,而且还将这种计算应用到了机器人身上。最近几年从哈佛到MIT再到很多其他高校的科学家们越来越意识到,折纸可能会解决很多从空间到力学的问题,而且也将折纸玩出了不同的花样,今天我就带大家一起来看看当折纸遇上机器人会有怎样的神操作。
抓取
纸张对于我们来说是脆弱的,但当把一张纸对折无数次之后,它的力量可能超乎想象。去年哈佛大学Wyss研究所和麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室就联手发布了一款由折纸灵感启发的机器人。
将纸张折叠成上图那样,不仅使它具有了收缩和伸展的能力,还使它的韧性增加了很多倍。将这种形状的折纸密封在充满空气或流体的密封袋中,折纸便充当了密封袋的骨骼,不仅能为密封袋提供走向,还能为它增加韧性。
哈佛与MIT联手打造的这款软体机器人,能够拉起超过自身重量1000倍的重量。而且折纸的规则不同,机器人的运动轨迹也会不同。不仅能让机器人有垂直方向的运动,还能完成三维方向的扭动。
这样,简单的折纸便成为集柔软与韧性于一体的软体机器人,能够抓起任何形状的物品。
变形
折纸最突出的特点之一,便是变形。简单的纸张能够在人们的手中变换不同的形状。之前NASA便研发出一种体型娇小的折纸机器人“PUFFER”。 PUFFER只有智能手机般大小,还能在通过狭小的空间时折叠自己的身体顺利通过,适用于在狭小或环境恶劣的空间中执行相关的太空探索任务。
麻省理工也曾研制出一种萌萌哒的迷你折纸机器人。这片只有1.7平方厘米的聚苯乙烯层,重只有0.31克。更关键的是这只小纸片能在特定的环境下完成变身,在没有自身没有驱动装置的情况下运动。
而且也能完成超越自身重量的搬运动作、爬坡动作。总之,在复杂的环境中具有一定的移动能力。
当它完成相应的任务时,还能融化自毁。虽然这款机器人还处在实验阶段,但是因为它微小、可移动、可变形、可溶解的特点非常适合应用于医学领域,例如清理堵塞的血管、清理消化道、清除癌细胞等等。
蠕动
今年年初,哈佛大学的科研人员仿照古老的剪纸方式,模仿了蛇鳞的工作原理,能在一屈一伸间向前蠕动。
这也是一种特殊材料的剪纸,鳞片首先需要很滑有助于向前滑行,其腹部的鳞片又要具有一定的黏性,能够牢固的抓住地面,进行快速移动。
将这些鳞片塑料片卷起,包裹在气动驱动的软管外,靠纸张的收缩以膨胀,便形成了神奇的仿生蛇形机器人。
趣味
关于折纸另一个神奇的功能,便是可以变换不同的形状,而当给这些用纸折出来的动物装上马达,便给了这些纸张新的生命。
去年浙江大学来自新加坡的一批大一学生在《设计思维与表达》课程中,利用折纸和电机,上演了一场别开生面的仿生机器人秀。来自新加坡的98名大一学生,用折纸设计了40只“小动物”,并赐予了这些小动物新的生命。
河豚
兔子
螃蟹
启发
对于我们很多人来说,折纸是一项趣味,但对于科学家来说,折纸是一门学科。在NASA有一个这样的故事,一物理学家罗伯特·J·朗因为钟爱折纸,放弃了自己NASA的高薪工作,转职在家玩折纸。
罗伯特·J·朗
在罗伯特·J·朗的眼里折纸变成一道道空间解析的数学题。而且他的宗旨是在不剪开纸张的前提下,折出任意的造型。于是,在他眼里折纸是这样的。
他还为他的折纸编写了一款软件,它可以利用数学知识,形成各种你想折成的折品的折痕。
而且,罗伯特还真的将折纸技术又重新应用到了航空领域,NASA重新把他请回去设计了震惊很多人的太空用太阳能电池板。将这些太阳能电池板折叠成如下形状,在占用极小空间的前提下能展开超大的面积。
还有很多靠折纸为灵感做成的机器人,比如我们昨天发不的韩国首尔大学研制的带抓手无人机,这里就不一一列举。相信未来,折纸还将发挥它的潜力应用到方方面面。期待人类这些古老的技艺能够更好的与高科技结合。下面欣赏一下大神们的折纸作品吧。
罗伯特·J·朗耗时3个月研究经过六小时完成的折纸脑中,整张纸没有经过任何剪裁,这也使他在折纸界一举成名
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