3D打印八爪鱼一样伸缩运动自如的望远镜

3D打印适用于制造自由曲面造型产品的特点为我们打开了一个神奇的魔法盒子。让这个世界的产品变得更加充满乐趣和脑洞大开的想象力。卡内基梅隆的研究人员一直致力于改进建立伸缩结构的新方法，特别沿着曲线方向的变化。据南极熊了解，最近，他们创造了一种基于数学算法的新模型，这种沿着曲线变化自如的建模作品通过望远镜的形式展示出来。

Christopher Yu，Keenan Crane和Stelian Coros在他们最近发表的“伸缩结构计算设计”一文中详细介绍了他们的研究发现。

伸缩结构适用于部署那些必须紧凑且富有变化的应用场景。然而，到目前为止，还没有系统地研究可以通过伸缩结构建模的形状类型，也没有用于伸缩设计的实用工具。

卡内基梅隆的重点是分段螺旋空间曲线与扭转脉冲，在此基础上，团队继续为用户开发了能够伸缩的结构体系。用户的草图和网格用于创建曲线骨架，研究团队拓展了在动画和机器人领域的应用。

伸缩壳的基本形状是沿着称为内侧曲线的螺旋路径，扫掠生成的实心。任何这样的形状（底部）可以通过连续的螺旋运动实现自身的滑动。研究人员指出，虽然对这一课题的研究并不多，但航天领域的研究人员已经有机会利用这种建模算法来开发机器人和桥梁等应用。以前的工作重点是：
- 可部署的结构
- 紧凑型存储
- 计算折叠
- 空间曲线的几何形状
- 网格骨架化

在使用分段螺旋曲线时，团队的目标如下：
- 给定作为密集采样的折线
- 通过热流曲率将曲线平滑化
- 将曲线划分为段，并通过计算确定其扭转的最佳近似值
- 将每个段转换成伸缩壳

团队发现他们能够通过构建曲率和扭转来实现优化。可以通过找到将螺旋近似的端点与给定曲线的端点对齐的旋转和均匀缩放来避免曲线端点（可能需要连接到其他曲线）的漂移。

该团队还必须努力调整3D打印的方法来获得想要的制作结果，他们必须创建壳半径的线性胶带，以保持壳连接，并使每个外壳更长。

下一步，研究团队将在目前的模式基础上继续他们的工作，改进的工作目标包括改进几何近似算法，以及用伸缩分离器代替目前的一些接合点。这种建模的价值在于，延伸和扭转脉冲的机械致动特点可以为机械领域带来自动可部署性和可控性，从而适用于工程和机器人领域的应用。

来源：3D科学谷
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