3D打印八爪魚一樣伸縮運動自如的望遠鏡

3D打印適用于制造自由曲面造型產品的特點為我們打開了一個神奇的魔法盒子。讓這個世界的產品變得更加充滿樂趣和腦洞大開的想象力。卡內基梅隆的研究人員一直致力于改進建立伸縮結構的新方法，特別沿著曲線方向的變化。據(jù)南極熊了解，最近，他們創(chuàng)造了一種基于數(shù)學算法的新模型，這種沿著曲線變化自如的建模作品通過望遠鏡的形式展示出來。

Christopher Yu，Keenan Crane和Stelian Coros在他們最近發(fā)表的“伸縮結構計算設計”一文中詳細介紹了他們的研究發(fā)現(xiàn)。

伸縮結構適用于部署那些必須緊湊且富有變化的應用場景。然而，到目前為止，還沒有系統(tǒng)地研究可以通過伸縮結構建模的形狀類型，也沒有用于伸縮設計的實用工具。

卡內基梅隆的重點是分段螺旋空間曲線與扭轉脈沖，在此基礎上，團隊繼續(xù)為用戶開發(fā)了能夠伸縮的結構體系。用戶的草圖和網(wǎng)格用于創(chuàng)建曲線骨架，研究團隊拓展了在動畫和機器人領域的應用。

伸縮殼的基本形狀是沿著稱為內側曲線的螺旋路徑，掃掠生成的實心。任何這樣的形狀（底部）可以通過連續(xù)的螺旋運動實現(xiàn)自身的滑動。研究人員指出，雖然對這一課題的研究并不多，但航天領域的研究人員已經有機會利用這種建模算法來開發(fā)機器人和橋梁等應用。以前的工作重點是：
- 可部署的結構
- 緊湊型存儲
- 計算折疊
- 空間曲線的幾何形狀
- 網(wǎng)格骨架化

在使用分段螺旋曲線時，團隊的目標如下：
- 給定作為密集采樣的折線
- 通過熱流曲率將曲線平滑化
- 將曲線劃分為段，并通過計算確定其扭轉的最佳近似值
- 將每個段轉換成伸縮殼

團隊發(fā)現(xiàn)他們能夠通過構建曲率和扭轉來實現(xiàn)優(yōu)化�？梢酝ㄟ^找到將螺旋近似的端點與給定曲線的端點對齊的旋轉和均勻縮放來避免曲線端點（可能需要連接到其他曲線）的漂移。

該團隊還必須努力調整3D打印的方法來獲得想要的制作結果，他們必須創(chuàng)建殼半徑的線性膠帶，以保持殼連接，并使每個外殼更長。

下一步，研究團隊將在目前的模式基礎上繼續(xù)他們的工作，改進的工作目標包括改進幾何近似算法，以及用伸縮分離器代替目前的一些接合點。這種建模的價值在于，延伸和扭轉脈沖的機械致動特點可以為機械領域帶來自動可部署性和可控性，從而適用于工程和機器人領域的應用。

來源：3D科學谷
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