חוקרי MIT מעצבים מחדש את הרוכסן עבור עצמים בעלי יכולת שינוי צורה מהירה
דמיינו אביזר סגירה שלא רק סוגר רווח, אלא משנה באופן יסודי את הגיאומטריה של עצם תוך שניות. חוקרים ב-MIT CSAIL פיתחו אביזר סגירה מהפכני בעל שלושה צדדים, המאפשר לחומרים לעבור מרצועות גמישות למבנים קשיחים ומורכבים כמעט באופן מיידי.
מפטנט נטוש למציאות מודפסת בתלת-ממד
הפריצת דרך נכתבה בהשראת פטנט משנות ה-80 המוקדמות לרוכסן בעל שלושה צדדים שנוצר על ידי ויליאם פרימן, PhD ’92. בעוד שהקונספט המקורי נותר אב-טיפוס שלא מומש, צוות מחקר בהובלת פרופסור חבר סטפני מילר (Stefanie Mueller) נשף חיים חדשים ברעיון באמצעות כלים חישוביים מודרניים.
על ידי שילוב החזון המקורי של פרימן עם תוכנה בעיצוב אישי, צוות CSAIL יצר תהליך עבודה שבו משתמשים יכולים לעצב אביזרי סגירה מותאמים אישית ביותר הניתנים להדפסה בתלת-ממד. בניגוד לרוכסן מסורתי בעל שני צדדים שנועד לחבר קצוות שטוחים, מנגנון זה בעל שלושת הצדדים משתמש בשלוש "זרועות" גמישות הננעלות זו בזו כדי ליצור עצמים תלת-ממדיים וקשיחים.
הנדסה מדויקת באמצעות בקרה תוכנתית
הכוח האמיתי של הטכנולוגיה הזו טמון בשליטה המפורטת שמציעה התוכנה של MIT. מעצבים אינם מוגבלים עוד לרצועות אחידות; הם יכולים לשנות פרמטרים טכניים ספציפיים כדי לקבוע את הצורה הסופית של העצם. המאפיינים המרכזיים הניתנים להתאמה כוללים:
- אורך הרצועה: התאמת הממדים לצרכים מבניים ספציפיים.
- כיוון וזווית הכפיפה: שליטה מדויקת באופן שבו הזרועות מגיבות בעת הנעילה.
- שינוי צורה גיאומטרי (Morphing): משתמשים יכולים לתכנת את אביזר הסגירה כך שיצור מבנה ישר, כפוף, מגולגל או מפותל ברגע שהוא נסגר.
רמת התאמה אישית זו מאפשרת יצירת אבות-טיפוס מהירה של חומרה "משנה-צורה" שיכולה לשמש למטרות מכניות שונות לחלוטין בהתאם להגדרת התוכנה הראשונית.
יישומים טרנספורמטיביים ברובוטיקה ובתחום הבריאות
ההשלכות על פריסה מהירה וחומרה אדפטיבית הן עמוקות. החוקרים הדגימו מספר מקרי בוחן המדגישים את המהירות והרב-גוניות של אביזר הסגירה בעל שלושת הצדדים:
- פריסת מחסה מהירה: אוהל המשתמש בטכנולוגיית רוכסן זו יכול להיות מוקם במלואו תוך 80 שניות בלבד.
- מכשירים רפואיים אדפטיביים: סד שורש המשלב את אביזר הסגירה יכול להדק או להרפות באופן דינמי, ובכך לספק הקלה נחוצה למטופלים עם נפיחות או צרכים משתנים.
- הפעלה רובוטית (Actuation): על ידי שילוב מנוע, אביזר הסגירה יכול לשמש כמפעיל (actuator) הניתן לתכנות, מה שמאפשר לגובה הגפה של רובוט או למבנה שלה להשתנות בלחיצת כפתור.
ככל שאנו נעים לעבר עתיד של רובוטיקה מודולרית וקשובה יותר, היכולת להעביר עצמים ממצב גמיש למצב קשיח בשיעור אמינות גבוה יהווה אבן יסוד בעיצוב מכני מתקדם.
נקודות מרכזיות
- שינוי צורה דינמי: אביזר הסגירה בעל שלושת הצדדים מאפשר לעצמים לעבור במהירות בין מצבים גמישים לקשיחים, מה שמאפשר צורות תלת-ממדיות מורכבות.
- עיצוב מונחה תוכנה: התאמה אישית של זוויות כפיפה, אורכים וגיאומטריות סופיות מתבצעת באמצעות תוכנת עיצוב ייעודית והדפסה בתלת-ממד.
- שימושיות רב-גונית: לטכנולוגיה יש יישומים מיידיים בציוד קמפינג לתגובה מהירה, אורתזות רפואיות מתכווננות וגפיים רובוטיות הניתנות לתכנות.