當摺紙遇上機器人,這波操作已經被哈佛、MIT和浙大同學們玩到驚艷
你對摺紙是怎麼定義的?無非就是小時候為了鍛煉一下心靈手巧的能力,或者哄哄更小的小朋友玩的一個小手工嗎?看著花花綠綠的紙張被弄成各種我們想像不到的樣子,似乎也會有一種成就感。
但當摺紙落在科學家的手裡,他們瞬間就會變得高大上很多。我們摺紙靠記憶人家摺紙靠計算,而且還將這種計算應用到了機器人身上。最近幾年從哈佛到MIT再到很多其他高校的科學家們越來越意識到,摺紙可能會解決很多從空間到力學的問題,而且也將摺紙玩出了不同的花樣,今天我就帶大家一起來看看當摺紙遇上機器人會有怎樣的神操作。
抓取
紙張對於我們來說是脆弱的,但當把一張紙對摺無數次之後,它的力量可能超乎想像。去年哈佛大學Wyss研究所和麻省理工學院計算機科學與人工智慧實驗室就聯手發布了一款由摺紙靈感啟發的機器人。
將紙張摺疊成上圖那樣,不僅使它具有了收縮和伸展的能力,還使它的韌性增加了很多倍。將這種形狀的摺紙密封在充滿空氣或流體的密封袋中,摺紙便充當了密封袋的骨骼,不僅能為密封袋提供走向,還能為它增加韌性。
哈佛與MIT聯手打造的這款軟體機器人,能夠拉起超過自身重量1000倍的重量。而且摺紙的規則不同,機器人的運動軌跡也會不同。不僅能讓機器人有垂直方向的運動,還能完成三維方向的扭動。
這樣,簡單的摺紙便成為集柔軟與韌性於一體的軟體機器人,能夠抓起任何形狀的物品。
變形
摺紙最突出的特點之一,便是變形。簡單的紙張能夠在人們的手中變換不同的形狀。之前NASA便研發出一種體型嬌小的摺紙機器人「PUFFER」。 PUFFER只有智能手機般大小,還能在通過狹小的空間時摺疊自己的身體順利通過,適用於在狹小或環境惡劣的空間中執行相關的太空探索任務。
麻省理工也曾研製出一種萌萌噠的迷你摺紙機器人。這片只有1.7平方厘米的聚苯乙烯層,重只有0.31克。更關鍵的是這隻小紙片能在特定的環境下完成變身,在沒有自身沒有驅動裝置的情況下運動。
而且也能完成超越自身重量的搬運動作、爬坡動作。總之,在複雜的環境中具有一定的移動能力。
當它完成相應的任務時,還能融化自毀。雖然這款機器人還處在實驗階段,但是因為它微小、可移動、可變形、可溶解的特點非常適合應用於醫學領域,例如清理堵塞的血管、清理消化道、清除癌細胞等等。
蠕動
今年年初,哈佛大學的科研人員仿照古老的剪紙方式,模仿了蛇鱗的工作原理,能在一屈一伸間向前蠕動。
這也是一種特殊材料的剪紙,鱗片首先需要很滑有助於向前滑行,其腹部的鱗片又要具有一定的黏性,能夠牢固的抓住地面,進行快速移動。
將這些鱗片塑料片捲起,包裹在氣動驅動的軟管外,靠紙張的收縮以膨脹,便形成了神奇的仿生蛇形機器人。
趣味
關於摺紙另一個神奇的功能,便是可以變換不同的形狀,而當給這些用紙折出來的動物裝上馬達,便給了這些紙張新的生命。
去年浙江大學來自新加坡的一批大一學生在《設計思維與表達》課程中,利用摺紙和電機,上演了一場別開生面的仿生機器人秀。來自新加坡的98名大一學生,用摺紙設計了40隻「小動物」,並賜予了這些小動物新的生命。
河豚
兔子
螃蟹
啟發
對於我們很多人來說,摺紙是一項趣味,但對於科學家來說,摺紙是一門學科。在NASA有一個這樣的故事,一物理學家羅伯特·J·朗因為鍾愛摺紙,放棄了自己NASA的高薪工作,轉職在家玩摺紙。
羅伯特·J·朗
在羅伯特·J·朗的眼裡摺紙變成一道道空間解析的數學題。而且他的宗旨是在不剪開紙張的前提下,折出任意的造型。於是,在他眼裡摺紙是這樣的。
他還為他的摺紙編寫了一款軟體,它可以利用數學知識,形成各種你想折成的折品的摺痕。
而且,羅伯特還真的將摺紙技術又重新應用到了航空領域,NASA重新把他請回去設計了震驚很多人的太空用太陽能電池板。將這些太陽能電池板摺疊成如下形狀,在佔用極小空間的前提下能展開超大的面積。
還有很多靠摺紙為靈感做成的機器人,比如我們昨天發不的韓國首爾大學研製的帶抓手無人機,這裡就不一一列舉。相信未來,摺紙還將發揮它的潛力應用到方方面面。期待人類這些古老的技藝能夠更好的與高科技結合。下面欣賞一下大神們的摺紙作品吧。
羅伯特·J·朗耗時3個月研究經過六小時完成的摺紙腦中,整張紙沒有經過任何剪裁,這也使他在摺紙界一舉成名


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