随着医疗、太空和军事行业的制造商不断努力在更小的空间内获得更复杂的功能，制造【超紧凑机制】也变得越来越重要。

　　虽然只花了10年多的时间，但真正的科学终于赶上了科幻小说《钢铁侠》中变形的外骨骼套装。杨百翰大学(Brigham Young University)的工程师们就在近期发表在《科学机器人》(Science Robotics)杂志上的一篇论文中，详细介绍了一项新技术，这项技术是研究人员从折纸工作中获得的灵感，从而研发了一种新的机械结构——可开发机制。该技术允许他们在不占用任何实际空间的情况下，将复杂的机械装置构建到结构的外部。

　　伸缩自如 增强空间利用性

　　这种「可开发机制」具有可开发的表面，可以采用扁平构造的三维形状而不会撕裂或拉伸的材料，如纸张或金属。它们位于曲面（例如，钢铁侠套装的手臂）中，并且在展开时可以变形以提供独特的功能。不使用时，它们可以无缝地折回到结构的表面。

　　图：上面一排是未开展的形态，下面一排是展开变形后的形态。

　　杨百翰大学的工程师详细介绍了新技术，这种技术可以让他们在结构外部建立复杂的机构，而不占用地表以下的任何实际空间。

　　应用场景多样

　　这些新发现使得构建复杂的机器成为可能，杨百翰大学机械工程教授、研究员拉里·豪厄尔说:“这些新发现使得制造与表面结合的复杂机器成为可能，这种机器非常紧凑，但可以部署和完成复杂的任务。”“它开启了一个全新的世界，有更多功能的潜在设备，但仍然非常紧凑。”

　　例如下面的这些潜在应用场景：

　　· 医疗：在微创手术中可以同时切割材料和部署灯光的手术器械

　　· 车辆和飞机：可从机身表面展开，并在不使用时完全收起的存储组件

　　· 军用：四旋翼无人机具有可调节的翼展跨度，可适合狭小空间飞行

　　· 太空：可以部署用于岩石地面爬行的爪子和轮子，这对于星际漫游车尤其有用。

　　新的研究方向由国家科学基金会赞助，包括杨百翰大学、南印第安纳大学和Lang Origami的研究人员参与其中。

　　接下来可以再看看下面几个动态的示例，你将会更了解这种机制的作用。

　　折纸艺术赋予的灵感

　　这种新型的机械结构是由豪厄尔和同事斯宾塞·马格莱比(Spencer Magleby)与折纸艺术家罗伯特·朗(Robert Lang)合作完成的折纸工程成果演变而来的。随着研究小组转向弯曲折纸原理，数学揭示了一种制作更复杂机器的新方法。

　　“我们可以利用在折纸领域已经存在的想法、结构和机制，”Robert Lang说，他曾是美国宇航局的物理学家和折纸专家。“但我们也可以使用描述折纸和设计艺术折纸的数学工具来创造新的折叠结构以专门解决技术问题。”

　　杨百翰大学的工程学教授们就将这项技术应用于实际场景，发明了一种灵感来源于折纸的轻型防弹盾牌，警察使用的传统防弹盾牌重量可达90磅或以上，而且只能保护一个人。但是杨百翰大学的一支工程师团队用折纸设计了一个55磅重的盾牌，它足够宽，可以保护几个人，而且可以折叠成一个很容易放进汽车行李箱的形状。

　　该团队的负责人、该校机械工程教授拉里•豪厄尔(LarryHowell)说，激发设计灵感的具体折叠图案可以追溯到近100年前。但要让这种厚的防弹织物像纸一样折叠起来，还需要做一些调整。工程师们把坚硬的面板缝进织物里，而板材之间的柔软部分就像铰链一样。

　　有了折纸，就有可能创造出大的结构，和可以折叠起来用于运输或挤进狭小空间的结构。复杂的折叠图案可以用来制造由单个电机控制运动的复杂机械系统。

　　Magleby说:“折纸是这方面的垫脚石。”“折纸艺术激发了我们去做一些看起来甚至不像折纸的东西，但它是这项新工程的核心。”

　　在现实中实现了科幻小说中出现的场景是一件很棒的事情，也希望之后能有人将这些技术广泛应用，帮助世界变得更加美好！

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