Undersøgelse udfolder en ny klasse af mekaniske enheder

Det tog lidt over 10 år, men ægte videnskab har endelig indhentet science fiction i Iron Man's transformerende eksoskeletdragt.

I et papir, der blev offentliggjort i dag i Science Robotics , ingeniører ved Brigham Young University beskriver ny teknologi, der giver dem mulighed for at bygge komplekse mekanismer ind i en konstruktions ydre uden at optage nogen egentlig plads under overfladen.

Denne nye klasse af mekanismer, kaldes "udviklingsbare mekanismer, "får deres navn fra udviklingsbare overflader, eller materialer, der kan antage 3D-former fra flade konformationer uden at rive eller strække sig, som et stykke papir eller metal. De bor på en buet overflade (som, sige, armene i Iron Mans jakkesæt) og kan transformere eller forvandle sig, når de indsættes til at betjene unikke funktioner. Når den ikke er i brug, de kan foldes ind i strukturens overflade problemfrit.

"Disse nye opdagelser gør det muligt at bygge komplekse maskiner, der kan integreres med overflader for at være meget kompakte, men kan implementere og udføre komplekse opgaver, "sagde forsker Larry Howell, professor i maskinteknik ved BYU. "Det åbner en helt ny verden af ​​potentielle enheder, der har flere funktioner, men er stadig meget kompakte. "

At lave hyperkompakte mekanismer er noget stadig vigtigere som producenter på tværs af medicinske, rum- og militærindustrien arbejder konstant på at få mere kompleks funktionalitet på mindre plads. Potentielle anvendelser af mekanismer, der kan udvikles, omfatter:

• Medicinsk:Kirurgiske instrumenter, der både kan skære materialer og anvende lys samtidigt under minimalt invasiv kirurgi
• Køretøjer og flyvemaskiner:Lagerkomponenter, der kan indsættes fra skrogets indre overflade og være helt ude af vejen, når de ikke er i brug
• Militær:Quad-rotor droner, der har justerbare vingespænd til montering i trange rum
• Plads:Hjul, der kan sætte kløer i brug til at kravle sten, hvilket kunne være særligt nyttigt for en interplanetarisk rover.

Denne nye klasse af mekaniske strukturer udviklede sig fra Howell og kollega Spencer Maglebys arbejde med origami-baseret teknik, udført i samarbejde med origamikunstneren Robert Lang. Fra solceller til NASA til skudsikre barrierer for politifolk, deres arbejde har skabt national og international dækning. Da gruppen af ​​forskere flyttede til buede origami -principper, matematikken afslørede en ny måde at lave mere komplekse maskiner på.

"Origami var en springbræt til dette, "Sagde Magleby." Origami -kunsten har inspireret os til at gøre ting, der ikke engang ligner Origami, men det er kernen i meget af denne nye teknik. "

Den nye forskningslinje er sponsoreret af National Science Foundation og omfatter forskere på BYU, University of Southern Indiana og Lang Origami.

"Det er ret sejt at opnå ting, der blot har været science fiction tidligere, "Howell sagde." Det er opdagelser, der sætter os i stand til at gøre ting, som ingen nogensinde har været i stand til at gøre før. Og vi håber, at andre ingeniører, som de bygger på disse opdagelser, vil anvende dem på måder, der hjælper med at gøre verden til et bedre sted.