مکانیسم‌های قابل توسعه می‌توانند در داخل سطح یک ساختار قرار گیرند

چکیده:
مهندسان تکنولوژی جدیدی را شرح می‌دهند که به آنها اجازه می‌دهد مکانیسم‌های پیچیده‌ای را در بیرون ساختار ایجاد کنند بدون این که واقعاً فضای چندانی زیر سطح بگیرند. این طبقه جدید از مکانیسم‌ها، به نام مکانیسم‌های قابل توسعه، نام خود را از سطوح قابل انعطاف یا موادی که می‌توانند شکل های 3 بعدی را از ساختارهای مسطح بدون پاره شدن یا کشیده شدن بگیرند، دریافت می‌کنند، مانند یک ورق کاغذ یا فلز.
تعداد کلمات: 988   //     تخمین زمان مطالعه: 5 دقیقه

 

 

مترجم: علی رضایی میر قائد

 تاریخ:
فوریه 13، 2019
منبع:
دانشگاه بریگهام یانگ
    
توضیح تصویر: این تصویر نشان می‌دهد که چگونه مکانیسم‌های قابل توسعه در داخل سطح یک شیء قرار می‌گیرند.
 

فقط متجاوز از ده سال طول کشید، اما علم واقعی در نهایت به افسانه علمی کت و شلوار تبدیل شونده‌ی مرد آهنی رسیده است.
 
در مقاله ای که اخیرا در Science Robotics منتشر شده، مهندسین دانشگاه بریگهام یانگ تکنولوژی جدیدی را توضیح می‌دهند که به آنها اجازه می‌دهد مکانیسم‌های پیچیده‌ای را در بیرون ساختار ایجاد کنند بدون این که واقعاً فضای چندانی زیر سطح بگیرند.
 
این طبقه جدید از مکانیسم‌ها، به نام مکانیسم‌های قابل توسعه، نام خود را از سطوح قابل انعطاف یا موادی که می‌توانند شکل های 3 بعدی را از ساختارهای مسطح بدون پاره شدن یا کشیده شدن بگیرند، دریافت می‌کنند، مانند یک ورق کاغذ یا فلز. آنها در یک سطح منحنی قرار دارند (شبیه مثلاً بازوهای کت و شلوار مرد آهنی) و وقتی عازم انجام وظایف منحصر به فردی هستند می‌توانند تبدیل شوند یا به تدریج تغییر شکل دهند. هنگامی که در حال استفاده شدن نیستند، می‌توانند به صورت یکپارچه به داخل سطح ساختار تا شوند. تکنولوژی جدیدی توضیح داده می‌شود که اجازه می‌دهد مکانیسم‌های پیچیده‌ای در بیرون ساختار ایجاد شود بدون این که واقعاً فضای چندانی زیر سطح بگیرند.
 
محقق لری هاول، استاد مهندسی مکانیک در BYU، گفت: "این اکتشافات جدید امکان ساخت ماشین‌های پیچیده‌ای را فراهم می‌سازد که با سطوح بسیار متنوع ادغام می‌شود اما می تواند گسترده شود و کارهای پیچیده‌ای انجام دهد." "این یک دنیای کاملا جدید از دستگاه هایی بالقوه را جلوی ما باز می‌کند که دارای وظایف بیشتری هستند، اما هنوز هم بسیار فشرده هستند."
 
ساختن مکانیسم‌های بسیار فشرده چیزی است که به طور فزاینده‌ای مهم است، زیرا تولید کنندگان در سراسر دنیا از صنایع پزشکی، فضایی و نظامی به طور مداوم روی این کار می‌کنند که قابلیت‌های پیچیده‌ای را در فضای کمتری ایجاد کنند.
برنامه‌های کاربردی بالقوه‌ی مکانیسم‌های قابل برنامه ریزی عبارتند از:
 
پزشکی: ابزار جراحی است که می‌تواند هر دو برش مواد و به طور همزمان گسترش نور را در طول جراحی‌های دارای حداقل حالت تهاجمی انجام دهد. "اوریگامی یک پله تعالی برای این امر بود." "هنر اوریگامی الهام بخش در انجام کارهایی بوده است که حتی شبیه اریگامی نیستند، اما اریگامی هنوز هسته بسیاری از این مهندسی‌های جدید است."
وسایل نقلیه و هواپیما: اجزای ذخیره سازی که می‌توانند از سطح داخلی بدنه گسترش یابند و وقتی استفاده نمی‌شوند کاملا از سر راه برداشته شوند.
نظامی: هواپیماهای بدون سرنشین چهار رتوره که دارای پهنای بال قابل تنظیم برای استفاده در فضاهای تنگ هستند.
فضایی: چرخ‌هایی که می‌توانند پنجه‌هایی را برای خزیدن روی صخره‌ها گسترش دهند، که می‌تواند به ویژه برای یک سیاره گردی فضایی مفید باشد.
این طبقه جدید از سازه‌های مکانیکی از کار هنری هول و همکارش اسپنسر ماگلبی در مهندسی اریگامی ساخته شده است، که با همکاری هنرمند اریگامی رابرت لانگ انجام شده است. کار آنها، از آرایه‌های خورشیدی برای ناسا تا موانع ضد گلوله‌ای برای افسران پلیس، پوششی ملی و بین المللی را ایجاد کرده است. همان طور که گروه محققان به اصول منحنی اریگامی نقل مکان کردند، ریاضیات، روش جدیدی برای انجام توسط ماشین‌های پیچیده نشان داد.
 
مگلبی گفت: "اوریگامی یک پله تعالی برای این امر بود." "هنر اوریگامی الهام بخش ما در انجام کارهایی بوده است که حتی شبیه اریگامی نیستند، اما اریگامی هنوز هسته بسیاری از این مهندسی‌های جدید است."
 
خط جدید پژوهش توسط بنیاد ملی علوم حمایت می‌شود و شامل محققان در BYU، دانشگاه ایندیانا جنوبی و لانگ اوریگامی است. ساختن مکانیسم‌های بسیار فشرده چیزی است که به طور فزاینده‌ای مهم است، زیرا تولید کنندگان در سراسر دنیا از صنایع پزشکی، فضایی و نظامی به طور مداوم روی این کار می‌کنند که قابلیت‌های پیچیده‌ای را در فضای کمتری ایجاد کنند.

 
هول گفت: "این بسیار جالب است که کارهایی انجام شود که در گذشته صرفا علمی تخیلی بوده‌اند." "اینها کشفیاتی است که ما را قادر به انجام کارهایی می‌کند که هیچ کس قبلا قادر به انجام آن نبوده است. ما امیدواریم که سایر مهندس‌ها، همان طور که بر اساس این اکتشافات کارهای خود را می‌سازند، آنها را به شیوه‌ای که جهان را بهتر می‌سازد به کار برند."
 
اریگامی هنر و اندیشهٔ تا دادن کاغذ یا صفحاتی از جنس پلاستیک و مواد دیگر برای خلق شکل‌های مختلف است. این شکل‌ها تعداد زیادی ازحیوانات، پرندگان، ماهی‌ها، وسایل بازی، وسایل دکوری، شکل‌های هندسی و اشکالی در ارتباط با گرافیک، معماری، صنعت و ... را شامل می‌شوند. اریگامی طیف بسیار گسترده‌ای را در بر می‌گیرد، از کودکان پیش دبستانی تا اساتید دانشگاه. تمام مردم می‌توانند از آن لذت برده و با خلق طرح‌های جدید به تاریخ اریگامی بپیوندند.
 
اریگامی مدرن، در چند سال اخیر از سال۱۹۵۰ میلادی به بعد (با انتشار کتاب‌های آقای یوشیزاوا Akira Yoshizava (استاد اریگامی از ژاپن، رنسانس خودش را شروع کرد. اکنون اریگامی کاربردهای مهمی در هنر، علم و صنعت پیدا کرده است. اوریگامی یا هنر کاغذ و تا یکی از کاردستی‌های محبوب ژاپنی است که امروزه در سراسر جهان طرفداران زیادی دارد. هدف این هنر آفریدن طرح‌های جالب از کاغذ با کمک تاهای هندسی است.
 
منبع گزارش:
 
مطالب ارائه شده توسط دانشگاه بریگهام یانگ.
 
برگرفته از مجله:
 تاد جی. نلسون، ترنت K. زیمرمن، اسپنسر پ. مگلی، رابرت جی لانگ، لری ل. هوول. مکانیسم های قابل توسعه در سطوح قابل انعطاف علوم رباتیک، 2019؛ 4 (27): eaau5171 DOI: 10.1126 / scirobotics.aau5171