新技术在结构的外部建造复杂的机械装置

新技术在结构的外部建造复杂的机械装置

虽然只花了10年多的时间，但真正的科学终于赶上了科幻小说《钢铁侠》中变形的外骨骼套装。杨百翰大学(Brigham Young University)的工程师们在今天发表在《科学机器人》(Science Robotics)杂志上的一篇论文中，详细介绍了一项新技术，该技术允许他们在不占用任何实际空间的情况下，将复杂的机械装置构建到结构的外部。

这类被称为“可展机构”的新机构得名于可展表面，即不撕裂或拉伸平面构象而呈现三维形状的材料，如纸张或金属。它们位于一个曲面上(比如钢铁侠的手臂)，当被部署到具有独特功能的地方时，它们可以变形。当不使用时，它们可以无缝地折叠回结构表面。

杨百翰大学机械工程教授、研究员拉里·豪厄尔说:“这些新发现使得制造与表面结合的复杂机器成为可能，这种机器非常紧凑，但可以部署和完成复杂的任务。”“它开启了一个全新的世界，有更多功能的潜在设备，但仍然非常紧凑。”

随着医疗、航天和军事行业的制造商不断努力，在更小的空间内实现更复杂的功能，制造超紧凑的机械装置变得越来越重要。可开发机制的潜在应用包括:

医用:在微创手术中既能切割材料又能同时展开灯光的手术器械

车辆和飞机:可以从机身内表面展开的存储部件，在不使用时完全不碍事

军用:四旋翼无人机，翼展可调，适用于狭小空间

太空:轮子可以展开爪子爬行岩石，这对星际漫游者尤其有用。

这种新型的机械结构是由豪厄尔和同事斯宾塞·马格莱比(Spencer Magleby)与折纸艺术家罗伯特·朗(Robert Lang)合作完成的折纸工程成果演变而来的。随着研究小组转向弯曲折纸原理，数学揭示了一种制作更复杂机器的新方法。

Magleby说:“折纸是这方面的垫脚石。”“折纸艺术激发了我们去做一些看起来甚至不像折纸的东西，但它是这项新工程的核心。”

豪厄尔说:“完成过去只是科幻小说的事情真的很酷。”“这些发现将使我们能够做前人从未做过的事情。”我们希望其他工程师，在这些发现的基础上，将这些发现应用到帮助世界变得更美好的方面。