●潤(rùn)語(yǔ) 編

折紙是一項(xiàng)傳承千年的藝術(shù)，看上去，它似乎不大可能給發(fā)科學(xué)家和工程師帶來(lái)靈感，但實(shí)際上，它已經(jīng)廣泛運(yùn)用于各種發(fā)明創(chuàng)造之中。那種由強(qiáng)大數(shù)學(xué)原理創(chuàng)造的精妙之美，不僅適用于紙張，在金屬和塑料的世界里也毫不遜色。

借助折紙工藝，研發(fā)人員設(shè)計(jì)了一些運(yùn)輸時(shí)可以疊在一起、或者可以裝進(jìn)狹窄空間的大型結(jié)構(gòu)。而那些精妙的折紙樣式，還有助于搭建只需單個(gè)電機(jī)操控的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。以下六種新設(shè)備的靈感都是源于折紙工藝：

深海捕捉器

哈佛大學(xué)機(jī)器人專(zhuān)家羅伯特·伍德借助折紙工藝，設(shè)計(jì)了一款用于捕捉深海柔弱生物的機(jī)械手。機(jī)械手的五個(gè)爪子由若干五邊形和三角形組合而成，手爪可以收縮成一個(gè)十二邊形的盒狀物，專(zhuān)門(mén)用來(lái)困住水母、章魚(yú)等軟體海洋生物，同時(shí)確保它們毫發(fā)無(wú)損。

這種可安裝在無(wú)人潛艇上的機(jī)械手，只需一部電動(dòng)機(jī)就能收縮折疊。這一點(diǎn)很重要——在深海環(huán)境中，組件越少，失靈的概率越低?！昂?jiǎn)潔是重中之重?！蔽榈抡f(shuō)，“在深海那樣一種惡劣的環(huán)境里，過(guò)于復(fù)雜的裝置一個(gè)都不該有?！?/p>

防彈盾牌

傳統(tǒng)的警用防彈盾牌通常重達(dá)40公斤，而且僅能防護(hù)一人。楊百翰大學(xué)的工程學(xué)團(tuán)隊(duì)利用折紙工藝，設(shè)計(jì)出了一款重約25公斤的新式盾牌。它足夠?qū)?，可以同時(shí)保護(hù)多人，而且折疊后，還能輕易塞進(jìn)一輛小轎車(chē)的后備箱。

楊百翰大學(xué)機(jī)械工程學(xué)教授、研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人拉里·豪厄爾表示，這款盾牌的設(shè)計(jì)靈感源于一種近百年前的紙藝造型。不過(guò)，要讓硬質(zhì)防彈纖維能像紙一樣隨意折疊，還需加以改造。工程師把數(shù)塊硬板縫進(jìn)纖維，讓板與板之間的松動(dòng)區(qū)域起到合頁(yè)的作用。

行星探測(cè)器

航天器最需要的就是空間。美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的工程師賈克科·卡拉斯打造了一款簡(jiǎn)易版的行星探測(cè)車(chē)。探測(cè)車(chē)的電路板是折疊起來(lái)的，既充當(dāng)車(chē)身主體，又是控制系統(tǒng)。

探測(cè)車(chē)的輪子在航空飛行過(guò)程中是折緊的，飛船抵達(dá)目的地后，雙輪轉(zhuǎn)動(dòng)展開(kāi)。如果探測(cè)車(chē)在某個(gè)遙遠(yuǎn)的行星上突然駛進(jìn)狹小空間，雙輪可再次收折，穿越窄地。

卡拉斯認(rèn)為，這種小巧靈動(dòng)的探測(cè)車(chē)，可以代替美國(guó)宇航局近年常用的那種笨重且昂貴的探測(cè)器，兩者也可搭配使用。他說(shuō)：“我們可以打造小而多的車(chē)隊(duì)模式，不一定非要采用單個(gè)、高價(jià)的大車(chē)。”

目前，卡拉斯正在開(kāi)發(fā)能夠操控這種小型車(chē)群的軟件系統(tǒng)，以期未來(lái)運(yùn)用在美國(guó)宇航局的項(xiàng)目中。

微型可吞咽機(jī)器人

要是有一種機(jī)器人，能夠吞入腹中，在體內(nèi)四處游走，實(shí)施簡(jiǎn)單的外科手術(shù)，那該多好！如今，這個(gè)設(shè)想正在成為現(xiàn)實(shí)。受紙藝啟發(fā)，麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)出了一種微型機(jī)器人，它可以折疊成一顆藥丸那么小，進(jìn)入人體內(nèi)又能展開(kāi)，借助外部磁力在體內(nèi)行動(dòng)。

研究人員已經(jīng)操作機(jī)器人，從一個(gè)仿真胃的模型里取出了一顆電池。但是，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人丹妮拉·魯斯 2017年表示，或許還要六年才能實(shí)行動(dòng)物和人體測(cè)驗(yàn)，進(jìn)而改良設(shè)備性能。

遮星板

系外行星是出了名的難觀測(cè)，因?yàn)樗鼈児D(zhuǎn)所圍繞的恒星，光芒過(guò)于耀眼，看起來(lái)就像在發(fā)光的燈泡周?chē)鷮ふ覊m土顆粒。因此，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的工程師正在研發(fā)一款花朵狀的巨型遮星板，與太空望遠(yuǎn)鏡搭配使用。發(fā)射過(guò)程中，遮星板折疊，進(jìn)入太空后再展開(kāi)，并運(yùn)行到太空望遠(yuǎn)鏡前方遮蔽星光，顯露系外行星的詳盡面貌。

“這塊遮星板，外形精雕細(xì)琢，令人驚嘆?！绷_伯特·朗說(shuō)，“全部展開(kāi)后，需要完成高精度定位?！?/p>

研究人員的靈感來(lái)自于一種名為“閃光之物”的紙藝造型。這種樣式可以把一張大紙折成一個(gè)緊湊的圓柱體。目前，花朵遮星板的原型正由普林斯頓大學(xué)與美國(guó)宇航局合作研發(fā)測(cè)試。

人造肌肉

傳統(tǒng)機(jī)器人肢體僵直、行動(dòng)生硬，容易對(duì)身邊的人類(lèi)造成傷害。為此，科學(xué)家正在研發(fā)一款“柔性”機(jī)器人。哈佛大學(xué)機(jī)器人專(zhuān)家伍德的團(tuán)隊(duì)已運(yùn)用折紙工藝，制造出柔軟的人工肌肉，有望成為“柔性”機(jī)器人的力量之源。

人造肌肉的“骨架”是折疊的，分布在若干充滿(mǎn)液體的囊袋中。對(duì)囊袋做真空處理，骨架將以設(shè)定的方式回折，形成如同真實(shí)肌肉一般的收縮效果。

雖然人造肌肉的研發(fā)還處在初始階段，但測(cè)試結(jié)果顯示，它已能提起相當(dāng)于自重1000倍的物體。