Programowalne balony utorować drogę dla nowych urządzeń kształt morfingu

Zespół opracował również strategię projektowania odwrotnego, algorytm, który znajdzie optymalny projekt dla Kirigami nadmuchiwane urządzenia, które będą naśladować kształt docelowy na inflację.

„Praca ta stanowi nową platformę dla urządzeń kształt morfingu, które mogłyby wspierać projektowanie innowacyjnych narzędzi medycznych, siłowników i struktur rekonfiguracji”, powiedział Katia Bertoldi, William i Ami Kuan Danoff prof Mechaniki Stosowanej na morzach i główny autor badania ,

Badania zostały opublikowane w Advanced Materials.

Indywidualny pocięte na Kirigami przyczynia się do większego arkusza kształcie balonu jak piksela pozwala tworzyć obraz na powierzchni 2D. Naukowcy odkryli, że poprzez dobór parametrów geometrycznych cięć, można kontrolować i osadzić złożonych kształtów.

„By tylko różnym dwa parametry pikseli, możemy zaprogramować wszystkie różne rodzaje szalonych kształtów do Kirigami balonów, w tym łuki, zwrotów akcji i ekspansji”, powiedział Antonio Elia Forte, o adiunkt w morzach i wspólnie pierwszy autor badania , „Nasza strategia pozwala nam automatycznie zaprojektować morphable balon począwszy od kształtu, który trzeba. Jest to podejście oddolne, które po raz pierwszy wykorzystuje elastyczność materiału, nie tylko kinematyczna”.

Za pomocą tych parametrów, badacze opracowali algorytm odwrotny, które mogą mieszać i łączyć pikseli o różnej szerokości i wysokości lub całkowicie usunąć określone piksele, w celu osiągnięcia pożądanego kształtu. Poprzez manipulowanie parametry poszczególnych pikseli, badacze w stanie kształtach strojenia na znacznie mniejszą skalę. Aby to wykazać, że zaprogramowany balon naśladować kształcie dyni (eksperymenty odbyła wokół Halloween) wraz z charakterystycznymi uderzeniami i grzbietów wzdłuż boku.

„Poprzez kontrolowanie ekspansji na każdym poziomie balonu Kirigami możemy odtworzyć różne kształty docelowych” Lishuai Jin, doktorant w morzach i współ-pierwszy autor artykułu.

Naukowcy również Kirigami balony w kształtach tykwy tykwa, haki i wazony, wykazując, że podejście jest ogólnie dość naśladować danym kształcie.

Następnie, badania mają na celu korzystania z tych Kirigami balonów kształt zmienia siłowników do miękkich robotów. Praca stanowi podstawę do projektowania konstrukcji w różnych skalach: od mikro małoinwazyjne urządzeń chirurgicznych do struktur makro dla eksploracji kosmosu.

Badania te współautorem Bolei Denga i Ahmad Rafsanjani. To był wspierany przez National Science Foundation Grants pod numerem DMR-1420570 i DMR-1922321.

źródło Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. "Programmable balloons pave the way for new shape-morphing devices: Kirigami balloons could be used in medical devices, soft robotics." ScienceDaily. ScienceDaily, 8 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200708121417.htm>.