Лаборатория информатики и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (MIT CSAIL) возродила отвергнутую в 1985 году разработку, создав «Y-молнию» — трехстороннюю застежку, напечатанную на 3D-принтере из пластика, которая за секунды может переводить кемпинговое снаряжение, медицинские ортезы и роботов из мягкого состояния в жесткое и наоборот.

История ее создания необычна. Уильям Фримен, ныне профессор MIT, работал инженером-электриком в Polaroid, когда увидел в журнале Scientific American объявление о приеме на работу, предлагающее до 10 000 долларов за оригинальные прототипы текстильных изделий. Он представил треугольную конструкцию молнии — устройство с тремя ременными полосками узких деревянных «зубьев» и ползунком, который можно было перемещать вверх, чтобы скрепить их в жесткую треугольную трубу. Предложение было отклонено. Фримен все равно запатентовал его и хранил в своем гараже, где оно пролежало почти четыре десятилетия.

Исследователи CSAIL создали автоматизированный программный инструмент, который позволяет пользователям настраивать застежки, выбирая длину каждой полоски, угол изгиба и один из четырех «примитивов» движения — прямое, изогнутое, спиральное или скрученное — перед тем, как 3D-принтер автоматически изготовит устройство из полимолочной кислоты или термопластичного полиуретана. В расстегнутом состоянии Y-молния расправляется, как щупальца кальмара. Застегните ее, и она сожмется в компактный стержень или другую жесткую форму.

Ускорение действительно ощутимо. Установка палатки вручную может занять до шести минут. С Y-молнией, прикрепленной с каждой стороны и поддерживающей навес сверху, это время сокращается до одной минуты 20 секунд. Команда также обернула ее вокруг гипсовой повязки, чтобы пациенты могли ослаблять ее днем и затягивать ночью, а также прикрепила мотор для полной автоматизации процесса застегивания, создав четвероногого робота, ноги которого могли выдвигаться или сжиматься по требованию.

Испытания на долговечность показали, что устройства выдерживают 18 000 последовательных циклов открытия-закрытия, прежде чем окончательно сломаются. Команда тестировала как PLA, так и TPU пластики, используя машину для изгиба, и обнаружила, что PLA выдерживает большие нагрузки, в то время как TPU более пластичен. 3D-моделирование показало, что эластичная структура Y-молнии распределяет нагрузку по всему устройству, поэтому оно так долговечно.

«Обычная молния отлично подходит для закрытия плоских предметов, таких как куртка, но Фримен придумал нечто более динамичное. Используя современные технологии изготовления, его механизм может трансформировать более сложные объекты», — сказал постдок MIT и ведущий автор Цзяцзи Ли. «Мы разработали процесс, который позволяет создавать объекты, которые можно быстро переводить из гибкого состояния в жесткое, и вы можете быть уверены, что они будут работать в реальном мире».

Ли и Фримен написали статью совместно с аспирантом Тяньцзиньского университета Сян Чангом и несколькими коллегами из MIT CSAIL, включая аспирантку Максин Перрони-Шарф, студента бакалавриата Диннин Цао и доцента MIT Стефани Мюллер, которая выступила в качестве старшего автора. Работа была представлена на конференции ACM по взаимодействию человека и компьютера в апреле и доступна в виде статьи с открытым доступом.

Источник: news.mit.edu