Изобретения автор: shotlandec | 14-01-2011, 01:38

Инженеры научили умное оригами складываться самолётом

Учёные грезят идеей создания «программируемой материи». Кто-то работает с самостоятельно собирающимися роботами, кто-то обучает уму-разуму жидкости. Американцы же заставили лист из стекловолокна, эластомерных сочленений, тонкоплёночных приводов и гибкой электроники складываться в фигуру лодки или самолёта. Как оригами, только без прямого участия человека.Специалисты Массачусетского технологического института (MIT) и университета Гарварда (Harvard University) сделали, возможно, первый в мире шаг на пути создания «программируемой материи» (programmable matter).Команда, состоящая из Роберта Вуда (Robert Wood), Эрика Демэна (Erik Demaine), Даниэлы Рас (Daniela Rus) и их коллег, придумала и создала самоскладывающийся «лист».
Инженеры научили умное оригами складываться самолётом

Складные (развёртываемые) структуры тут и там встречаются в природе. Как это часто бывает, именно естественное оригами вдохновило учёных на создание искусственных аналогов (фото Tanya Puntti,David Laws2009/flickr.com).
Квадрат со стороной 4 сантиметра состоит из 32 твёрдых треугольных плиток из стекловолокна, соединённых между собой гибкими силиконовыми сочленениями (толщиной порядка полмиллиметра) и плёнками из нитинола (nitinol), обладающего памятью формы.Если деталь из этого сплава никеля и титана деформировать, то при нагреве она «вспомнит» свою былую форму и вернётся к ней. В данном случае каждой плёнке задавали форму, согнув её пополам, зажав в тисках и прогрев до 420 °C в течение получаса. Затем её разворачивали и давали остыть.
Инженеры научили умное оригами складываться самолётом

«Суставы» нынешнего прототипа умеют автоматически только складываться. Разгибать их обратно приходится вручную. Но у создателей самооригами уже есть сочленения, которые могут как закрываться, так и открываться. Здесь изображено теоретическое и реальное складывание лодочки (иллюстрация и фото Harvard University).
В дальнейшем, если нужно сложить лист в определённую форму, каждый «сустав» нагревают до 70 °C с помощью подходящего к нему электрического проводка. И плёнка в течение нескольких секунд возвращается к согнутому состоянию.Пока каждый нитиноловый «сустав» позволяет двум соседним плиткам вставать только в два положения – быть либо полностью открытыми, либо полностью закрытыми (соединёнными), но так как уже созданы материалы с памятью нескольких форм, можно предположить, что в будущем положений сгиба будет больше.
Инженеры научили умное оригами складываться самолётом

Актуатор в верхней (A) и нижней (B) частях самоскладывающегося листа. Силиконовое сочленение и элемент схемы на сгибе в обычном (C) и «сложенном» на 180° (D) состоянии. Силиконовые сочленения, сложенные вдвое (E) и вчетверо (F) (фото Robert Wood/Harvard SEAS, Daniela Rus/MIT).
Нынешний прототип снабжён 25 плёночными приводами, разделёнными на пять групп. Какие из них активируются и в какой последовательности, зависит от того, какую фигуру нужно получить. Кстати, держать полученную форму помогают миниатюрные магниты, расположенные в центре каждого треугольника (правда, они же мешают сделать процесс обратимым).

Инженеры MIT и Гарварда пока не сообщают, будут ли они решать проблему отсутствия реверсивности. Но в дальнейшем такая «мультифункциональность» может пригодиться, так как позволит складывать из одного листа по мере надобности (изменения задач) разные фигуры.
Инженеры научили умное оригами складываться самолётом

«Мы придумываем алгоритм складывания, чем-то напоминающий инструкцию к созданию той или иной фигурки оригами. Где и как сложить составляющие листа, определяет конечная форма фигуры», – рассказывает Вуд (фото Harvard University).
Известно, что американцы планируют сделать своеобразный оригами-лист автономным (не зависящим от контроля компьютера), а также поэкспериментировать с размерами и количеством составляющих его треугольников.Пока же расчётом будущей формы и последовательности складываний занимается соответствующее программное обеспечение. Подробнее о нём рассказано в статье создателей необычного «робота», опубликованной в PNAS.С увеличением количества составляющих лист треугольников алгоритмы тоже станут сложнее, и, возможно, ПО даже обретёт возможность самостоятельно придумывать очерёдность действий для получения нужной фигуры.«Представьте, что у вас в ящике с инструментами лежит одна универсальная конструкция, которая способна трансформироваться в любой инструмент для выполнения того или иного типа работ», — мечтает Вуд, несмотря на то что пока учёным доступны лишь простые формы. (Кстати, Роберт известен нашим читателям по участию в проекте создания \"робопчёл\".)
Инженеры научили умное оригами складываться самолётом

Эрик Демэн – страстный любитель оригами. А ещё ему очень нравится стеклодувное дело. Страшно представить, чем может обернуться второе его хобби. На фото справа: бумажные скульптуры, созданные Эриком и Мартином Демэнами (Martin Demaine) из 2-4 бумажных кругов с дыркой посередине, сложенных гармошкой в виде концентрических окружностей (фото с сайта erikdemaine.org).
Кроме проблемы усложнения конфигурации и программ существует и несколько других. Например, в дальнейшем придётся задуматься над оптимальным количеством элементов, которое позволяло бы листу преобразовываться в разные формы для выполнения тех или иных задач. Необходимо решить вопрос с прочностью создаваемых конструкций.Если «живое» воплощение трансформеров однажды станет реальностью, наверняка возникнет проблема быстроты складывания/развёртывания системы. Впрочем, всё это, конечно, нисколько не пугает техников, планомерно идущих к своей цели.
Инженеры научили умное оригами складываться самолётом

Разработчики обещают, что в будущем, когда они набьют руку, смогут создавать, к примеру, чашки, которые меняют конфигурацию в зависимости от количества налитой в них жидкости. Зачем человечеству такое – не ясно, но звучит впечатляюще. На фото демонстрация универсальности подхода: скамейка и гаечный ключ, сложенные из одного и того же листа (фото CSAIL MIT).
Складывать трёхмерные объекты «током», а не вручную инженеры придумали не забавы ради и даже не для совершенствования уже существующих роботов. Самосборные листы пригодятся для создания самостоятельно разворачивающихся радиоантенн, необычных солнечных батарей или солнечных парусов, иной новой техники: летающей, плавающей, манипулирующей объектами.Заинтересована в новинке и оборонная промышленность. Не зря же нынешнюю работу частично финансирует пентагоновское агентство по передовым исследованиям DARPA.«Меняющие форму листы демонстрируют непрерывный процесс. Это первый шаг на пути создания повседневных вещей с механическими свойствами, заданными программой», – подводит итог Роберт Вуд.

Читайте так же:

Статьи раздела Изобретения

Учёные научились менять форму графеновых листов водой

Учёные научились менять форму графеновых листов водойСкладывать одноатомные листы из углеродных атомов в любые формы научились химики университета Иллинойса в Чикаго (UIC). Примечательно, что им для этого не понадобились сложные методы и химические соединения.

Сколько раз можно сложить лист бумаги?

Сколько раз можно сложить лист бумаги?Нам так и не удалось найти первоисточник этого широко распространённого поверья: ни один лист бумаги нельзя сложить вдвое больше семи (по некоторым данным — восьми) раз. Между тем текущий рекорд складывания – 12 раз. И что удивительнее, принадлежит он девушке, математически обосновавшей эту "загадку бумажного листа".Разумеется, мы говорим о бумаге реальной, имеющей конечную, а не нулевую, толщину. Если складывать её аккуратно и до конца, исключая разрывы (это очень важно), то "отказ" складываться вдвое обнаруживается, обычно, уже после шестого раза. Реже – седьмого. Попробуйте проделать это с листком из тетради.И, как ни странно, от размеров листа и его толщины ограничение мало зависит. То есть, просто так взять тонкий лист побольше, да и сложить его вдвое, раз допустим 30 или хотя бы 15 – не получается, как ни бейся.

В Беркли научили робота складывать полотенца

В Беркли научили робота складывать полотенцаУчёные из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) впервые обучили робота взаимодействию с деформирующимися объектами.

Американцы продемонстрировали самосборные молекулярные чипы

Американцы продемонстрировали самосборные молекулярные чипыПрототип микросхемы с самоорганизующимися элементами молекулярного масштаба создали специалисты из Массачусетского технологического института (MIT).

Открыт полимер с рекордной памятью формы

Открыт полимер с рекордной памятью формыСразу три формы (четыре, если считать с исходным состоянием) оказался способен запоминать известный ранее полимер Nafion. Об открытии сообщил Тао Се (Tao Xie) из компании General Motors.

 (голосов: 2)

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Это интересно
.
Последние новости

Уход за старой кошкой

Хозяева зачастую, в суете дней не улавливают того момента когда их кошка стареет и нуждается в большем уходе. Внешне поведение может совсем не измениться, но звоночком может послужить изменение его поведения: апатия, потеря аппетита, увеличение продолжительности сна.


Алхимия: из низшего в высшее

Некоторые ученые полагают, что само понятие «алхимия» ведет свою историю от греческого термина «хио», которое означает «изливать» или «лить металл», поскольку очень многое в алхимии связано с металлами, разнообразными способами их получения и обработки.


Кольцо в небе над Венесуэллой

Необычное явление наблюдалось 21 июня 2003 г. в 20 километрах к западу от Каракаса. В 6 часов вечера люди заметили в небе странное плотное облако, по форме отдаленно напоминающее чечевицу.


Кресло исполняет желания

Есть на планете места, где удивительным образом тайное становится явным, а мечты вдруг приобретают вполне осязаемые реальные черты.


Призрак короля

Невероятно таинственная история случилась в 1792 г. В период французского революционного переворота. Таинственный призрак, повлиявший на течение исторических событий, предотвратил назревавшее кровопролитие между французами и австрийско-прусской империей.


Человек произошел от скрещивания шимпанзе со свиньей

Даже по сей день диспуты о происхождении человека не утихают, а становятся все горячее. Генетик из Америки выдвинул новую гипотезу о происхождении человека. Разработал он ее в университете Джорджии со своими коллегами.


Город оплавленных камней

Прибрежные равнины Перу, окруженные высокогорьем Анд считаются самой протяженной горной цепью, которую называют остовом Южного континента Америки. Здесь в нагорной долине, окруженной неприступными скалами, зарождающяяся империя кечуа, заложила основу своего государства Куско.


Загадочные двойники
Американец Адриан Браун работает шофером в частной охранной фирме. Каждую ночь объезжает объекты строго по установленному маршруту.


Человек по своей природе крайне суеверный, оттуда и берутся многочисленные приметы и разные народные суеверия. Этих суеверий великое множество. Так одни из самых распространённых имеют тематику «потерял- нашел». 


Женское имя - Лариса. Тайна имени
Лариса - имя, имеющее латинские корни. В переводе означает «чайка». Как вольная птица, Лариса все старается взмыть повыше в небо, то и дело подвергая сомнению законы гравитации.


Мужское имя - Геннадий. Тайна имени
Геннадий (в буквальном переводе означает «родовитый») - имя имеющее древнегреческие корни. И действительно, Геннадии часто находятся под гнетом своей родословной. 


Космический телескоп Хаббла.

Прошедшее столетие далеко продвинуло человеческие познания в сфере исследования нашей Вселенной. Было сделано множество открытий с помощью сложных оптических телескопов, расположенных в высокогорных исследовательских обсерваториях.



Титан – металл для освоения космических пространств.

Бездна космических глубин начинается сразу же за тонкой оболочкой земной атмосферы. Наша Солнечная система выглядит совсем небольшой на фоне этой абсолютной пустоты.



Самая маленькая птица на Земле.
Радужная птичка колибри является самой маленькой птицей на Земле. Это прекрасное творение природы обитает на просторах Американского континента от Аляски до Огненной Земли. 


Интересные факты про насекомых.
Одним из самых необычных фактов о насекомых является то, что в отличие от людей, они не испытывают боли. Боль – это неприятное телесное и эмоциональное ощущение, которое связано с реальным или возможным повреждением тканей организма.

Популярные новости