摺紙藝術與科技的結合!從各種摺紙中獲取靈感的黑科技

 　　美國國家航空和宇宙航行局的工程師們正在設計一種花朵形狀的星形遮光罩，這種遮光罩在發射的時候可以摺疊起來，在太空中可以重新展開。

對於科學家和工程師來說，摺紙藝術似乎不太可能是靈感的來源，然而日本數百年的摺紙藝術卻是各種各樣的創新背後的靈感。這是因為摺紙的精妙之處在於其強大的數學原理，這些原理在金屬和塑料領域和在紙上一樣有效。

「我們可以利用在摺紙領域已經存在的想法、結構和機制，」Robert Lang說，他曾是美國宇航局的物理學家和摺紙專家。「但我們也可以使用描述摺紙和設計藝術摺紙的數學工具來創造新的摺疊結構以專門解決技術問題。」

有了摺紙，就有可能創造出大的結構，和可以摺疊起來用於運輸或擠進狹小空間的結構。複雜的摺疊圖案可以用來製造由單個電機控制運動的複雜機械系統。

以下是六個靈感來自摺紙的新裝置:

深海打撈工具

哈佛大學機器人專家羅伯特·伍德最近用摺紙藝術設計了一個捕捉深海生物的捕獲器。該裝置的五個臂部特徵是可以相互拼接的五邊形和三角形，拼接後將成為一個12邊的容器，可用來捕獲軟體海洋動物，如水母和章魚，而不會傷害它們。

捕獲器的五隻手臂抓住了脆弱的海洋生物而不傷害它們。

捕獲器可以連接到機器人潛艇上，在單臺發動機的幫助下可以摺疊手臂。這很重要，因為更少的組件意味著在深海環境中更少的東西會出現故障。「簡單是關鍵，」伍德說。「當你面對如此惡劣的環境時，你不想要任何過於複雜的機制。」

防彈盾牌

警察使用的傳統防彈盾牌重量可達90磅或以上，而且只能保護一個人。但是楊百翰大學的一支工程師團隊用摺紙設計了一個55磅重的盾牌，它足夠寬，可以保護幾個人，而且可以摺疊成一個很容易放進汽車行李箱的形狀。

楊百翰大學的工程學教授們發明了一種靈感來源於摺紙的輕型防彈盾牌，可以保護執法人員免受槍炮襲擊。

該團隊的負責人、該校機械工程教授拉裡•豪厄爾(Larry Howell)說，激發設計靈感的具體摺疊圖案可以追溯到近100年前。但要讓這種厚的防彈織物像紙一樣摺疊起來，還需要做一些調整。工程師們把堅硬的面板縫進織物裡，而板材之間的柔軟部分就像鉸鏈一樣。

行星探測器

在太空中宇宙飛船是很珍貴的。因此，美國宇航局噴氣推進實驗室的工程師Jaakko Karras用摺疊電路板製作了一個簡單的輪式行星漫遊者，它同時擁有機器人的結構和控制系統。

這是一對組裝好的漫遊者原型——一個是直立的，另一個是摺疊/摺疊的。jpl /加州理工學院

漫遊者的輪子是為太空飛行而設計的，它可以緊緊地摺疊起來，然後在到達目的地後再展開到原來的位置。如果機器人在某個遙遠的星球上行駛時遇到了一個窄小的空間，它也可以再次摺疊輪子擠過去。

Karras認為，一些小型的、高度機動的漫遊者可以取代NASA近年來依賴的更大、更昂貴的漫遊者，或者和它們一起使用。他說:「我們可以追求一種新的模式，即使用一群小型漫遊者，而不是一個單獨的、高價值的大型漫遊者。」

Karras現在正在開發一種軟體來控制這些機群，希望它們能在未來的NASA任務中派上用場。

微型的可攝取機器人

你有沒有想像過吞下一個可以在你體內移動的機器人來進行簡單的手術呢?這樣的場景可能比你想像的更接近現實，現在麻省理工學院的研究人員已經創造了一個靈感來源於摺紙的機器人，它可以摺疊得小到可以放進藥丸;一旦進入體內，它就會在外部磁鐵的幫助下展開並通過腸道。

研究人員成功測試了機器人從真實的胃模型中取出電池的能力。但這臺小機器人的研發團隊負責人丹妮拉•羅斯(Daniela Rus)去年在接受《福布斯》(Forbes)雜誌採訪時表示，可能需要6年的時間來進行動物和人體測試，以完善該設備。

遮陽裝置

要觀察系外行星是出了名的困難，因為它們所圍繞的恆星發出的光太多——這有點像試圖看到一粒漂浮在燈泡附近的塵埃。因此，噴氣推進實驗室的工程師們正在開發一種巨大的花形遮陽物，專門用於太空望遠鏡。在發射過程中，這種遮陽物會摺疊起來，然後在太空中展開，再被放置在軌道太空望遠鏡前面，以阻擋星光，允許太空望遠鏡對系外行星進行詳細觀察。

這種花狀的陰影會阻擋來自遙遠恆星的光線，並允許對系外行星進行詳細觀察。

Lang說:「這是一個非常精確的造型。當它被打開的時候，整個裝置需要在定位上達到難以置信的高精度。」

工程師們從一種叫做「閃光器」的摺紙圖案中獲得了設計靈感，這種圖案可以讓一個大的薄片摺疊成一個緊密的圓柱體。目前，普林斯頓大學與美國國家航空航天局(NASA)合作的研究人員正在對這種遮陽裝置的原型進行測試。

人造肌肉

傳統的機器人具有堅硬的身體，動作比較機械，或以其他方式對其附近的人類造成傷害，因此研究人員一直致力於開發「軟」機器人。伍茲在哈佛大學的研究小組利用摺紙技術製造出柔軟的人造肌肉，為這些機器人提供動力。

哈佛大學的研究人員開發出了靈感來源於摺紙的人造肌肉，這種肌肉可以舉起自身重量的1000倍。

肌肉是由摺疊「骨骼」構成的，骨骼包裹在充滿液體的囊內。當真空作用於這些囊時，骨骼會以一種可預測的方式塌陷，使得肌肉可以像真正的肌肉一樣收縮。

人造肌肉仍處於發展的早期階段，但測試表明它們能舉起自身重量的1000倍的重量。

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