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治理的多米诺骨牌效应

研究人员使用多过渡稳定的机械结构模型和实验指导和线束波

image of deployable structures

到圆顶和直以小的推弯曲,从平坦展开结构转换(连接Bertoldi的实验室的图像礼貌/是哈佛)

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如果你曾经打开雨伞或建立一个折叠椅,你已经使用了展开结构 - 一个对象可以从一个紧凑的状态展开一个过渡。那你可能已经注意到这样的结构需要相当复杂的通常锁定拿着他们的机制到位。并且,如果你曾经尝试过在风特别小气打伞或折叠的折叠椅,你知道,当今的部署结构并不总是可靠的或自治。

现在,一队由科研人员 bt365体育约翰。工程和应用科学的学校保尔森 (SEAS)已经开始利用多米诺效应展开设计系统,以迅速扩大与小推和稳定,部署后锁定到位。

该研究成果发表在 科学的美国国家科学院院刊 (PNAS)上。

“今天,被在一范围的应用,包括可重构体系结构,医疗设备,软机器人,并且可展开太阳能电池板用于航空航天用多稳态的结构,”说艾哈迈德zareei,在海洋应用数学和第一作者的博士后纸。 “通常情况下,部署这些结构,需要一个复杂的过程,但促动这里,我们简单的多米诺骨牌效应,从而用来创建一个可靠的部署过程。”

机械地讲,一个多米诺OCCURS效果当多稳定积木(域)开关从它的高能量状态(站立)CON SUS低能态(放下),响应于外部的刺激象的​​推手指。当第一多米诺被推翻,它把能量传递给邻居ITS ITS,发起波即所有构建块依次从高到低能量状态进行切换。 

研究人员集中的刚性条连结双稳态关节的简单系统。他们首先表明,通过精心设计的环节之间的连接,通过电波莫非整个结构转型传播 - 将初始直接配置到弯曲的一个。然后,用这些积木,研究小组设计了一个可部署的穹顶,可以弹出的平跟一个小的推动。

Gif of a deployable structures going from flat to curved.

“能够不仅用于变形的表面和用于推进可配置器件,而且在软机器人,机械逻辑,和受控的能量吸收,预测和编程高度非线性行为的这种类开辟了许多机会,并具有潜在的”说 卡蒂娅Bertoldi的,应用力学和研究的资深作者at're的威廉和AMI宽Danoff教授。 

Structure transforms from flat to a curved dome

Bertoldi的实验室正在认识也控制在超材料的机械过渡和二维波。在最近的一篇论文,发表于PNAS此外,研究小组证实到2D系统,其中它们可以通过改变构建块的所述过渡形状或刚度入缺陷和掺入材料检查方向,形状和波的速度。 

研究人员设计了热材料,其中浪水平移动,垂直,对角,圆形,甚至扭动来回像蛇。 

Model of a transition wave

通过如蛇二维材料ESTA过渡波移动并可能在一天软机器人被利用用于推进。 (视频Bertoldi的实验室的礼貌/是哈佛)

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“我们的工作大大增加了设计空间,超材料的功能,并开辟了新的期望的位置和速度,途径材料内部控制的变形,说:”艾哈迈德·拉夫桑贾尼,在海洋的博士后和论文的共同第一作者。 

利用过渡波实现部署结构“当时共同撰写的博雷邓也没有下批由美国国家科学基金会的支持。 DMR-1420570和陆军研究办公室资助下没有。 W911NF-17-1-0147。

在机械超材料多稳态过渡导波“ 通过lishuai斤,Romik khajehtourian,约亨米勒,文森特tournat和丹尼斯米被合着。 Kochmann。它是由美国陆军研究办公室通过W911NF屡获17-1-0147支持。

主题: 物料, 机器人

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