Складывание бумажного журавлика — это медленный, методичный процесс. Так разворачивается множество солнечных батарей в космосе.
Но для других трансформаций скорость важнее. В статье, опубликованной в Physical Review Letters в декабре, исследователи из Северо-Востока показали, что можно изменить форму вдохновленной оригами структуры менее чем за одну секунду.
«Мы не только можем очень быстро перемещаться между различными конфигурациями — менее чем за секунду — но это очень надежно», — сказал Сэмюэль Фелтон, доцент кафедры машиностроения и промышленного машиностроения .
Структура, спроектированная Фелтоном и Чанг Лю, аспирантом по инженерному делу, выглядит обманчиво простой. Он сделан из двенадцати кусочков пластика, соединенных вместе в форме буквы Y с петлями между ними. Но в зависимости от направления каждого изгиба петли, он может сделать 17 различных форм.
Исследователи обнаружили, что они могут существенно расшатать конструкцию в различные формы, используя один мотор, чтобы быстро открывать и закрывать шарнир в нижней части Y-образной формы. Конечная конфигурация определяется тем, насколько далеко шарнир открывается перед возвратом в исходное положение.
Как правило, разработка в стиле оригами требует точного управления каждым шарниром для перемещения идеально жестких панелей на место в правильном порядке. Но Фелтон и Лю используют слегка гибкие панели. С небольшим импульсом каждая петля может перемещаться взад-вперед между двумя позициями, как пощечины, которые стали популярным увлечением в 1990-х годах.
«Это быстро и воспроизводимо, что редко для трансформации оригами», — сказал Фелтон.
Исследователи сказали, что их структура может быть использована для информирования о новых проектах на основе оригами в нескольких областях техники. Фелтон особенно заинтересован в создании массивов антенн, которые можно быстро перенастроить для более эффективного сканирования больших площадей.
Антенные решетки состоят из нескольких антенн, которые работают вместе, чтобы обнаруживать сигналы и точно определять направление, из которого они поступают. Но когда они неподвижны, массивы лучше всего воспринимают сигналы с определенного направления. Чтобы собрать больше информации, они должны двигаться.
«Этот же вдохновленный оригами рисунок, если мы сделаем его проводящим, действует как антенна» , — сказал Фелтон. «Мы могли бы подключить несколько антенн к одному и тому же механизму. Тогда, вместо того, чтобы просто активировать одну из них, мы можем активировать целый их массив . Вы можете изменить их все чуть-чуть».
Фелтон сказал, что может быть быстрее переориентировать массив антенн, встряхнув их в новую форму, чем с помощью других доступных в настоящее время методов. А поскольку многие антенны можно отрегулировать с помощью одного двигателя, массивы можно миниатюризировать для использования на беспилотных летательных аппаратах и других технологиях, где пространство и вес становятся фактором.
Фелтон и Лю также ищут возможности применить свою работу в робототехнике.
«С помощью оригами теоретически вы можете сложить что угодно», — сказал Фелтон.
Теги: батарея
