迪士尼研究中心 3D 打印移動方式更接近生物的柔性機器

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最近,迪士尼研究中心開發出一種設計工具,該工具能設計出移動方式更接近生物的機器,這些機器通過彎曲來移動。通常,人們傾向於用鉸鏈來將不同的剛性物體連接在一起,從而創造移動。相比之下,大自然設計移動的方式則柔和得多。
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「對生物世界來說,剛性是一個很陌生的概念。從袋鼠的腿到蝙蝠的翅膀,骨頭、肌腱和軟骨就是有機生物的螺母和螺栓。有了我們開發的工具,最終,我們將更容易製造出與自然界中的生物一樣高效和強大的機器,」研究人員解釋說。

該工具採用已存在的柔性機制,能自動將一個剛性鉸接設備的傳統剛性接頭替換成以柔性方式來實現移動的零件。唯一的例外是旋轉超過 360 度的鉸鏈接頭,目前研究人員還沒有發現它們的柔性替代品。

該工具也能修改設計,以優化設備的性能,減少可能會引起斷裂的應變,消除組件之間的碰撞以及確保橫向穩定性。

柔性要比剛性更難設計,因為它要求「更深入地了形狀改變時材料會如何表現」。但 3D 打印讓這些柔性物體的生產變得更容易,因為該技術可以用強大的柔性材料在一個單件中製造出各種複雜的幾何形狀。

為了展示該工具,研究人員 3D 打印了幾個整合這種柔性機制的項目,包括一輛遙控車、一個被稱為Jansen’s Linkage 的多關節腿、龍的翅膀、一個電子眼和一個仿生手。每個模型都是用一台Stratasys Connex 350 3D 打印機製造的,打印材料為強大而柔韌的 Rigur。

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