麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室重新发明了 1985 年被否决的一项发明，创造出了“Y 型拉链”。这是一种三面紧固件，采用塑料 3D 打印而成，可以在几秒钟内将露营装备、医疗支架和机器人从柔软状态切换到坚硬状态。
它的起源故事颇为奇特。如今已是麻省理工学院教授的威廉·弗里曼，当时在宝丽来公司担任电气工程师。一天，他在《科学美国人》杂志上看到一则广告，征集巧妙的纺织品原型，奖金高达1万美元。他提交了一个三角形拉链的设计方案：一个由三条细木“齿”组成的带状装置，以及一个可以向上滑动的滑块，滑块可以将这些“齿”固定成一个坚固的三角形管状结构。然而，这个方案被拒绝了。弗里曼还是申请了专利，并将设计稿存放在自家车库里，就这样尘封了近四十年。
Y型拉链：一键3D打印柔性-刚性过渡
计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究人员开发了一款自动化软件工具，用户可以自定义紧固件，选择每条紧固件的长度、弯曲角度以及四种运动“基元”之一——直线、弯曲、卷曲或扭曲——然后3D打印机使用聚乳酸或热塑性聚氨酯自动打印出该装置。拉开拉链时，Y型拉链会像鱿鱼的触手一样展开。拉上拉链后，它会压缩成紧凑的杆状或其他刚性形状。
速度提升是实实在在的。手动搭建帐篷可能需要长达六分钟。如果在帐篷两侧各安装一个Y型拉链，并从顶部支撑帐篷顶篷，搭建时间就能缩短到一分二十秒。研究团队还将这种拉链缠绕在手腕石膏上，方便患者白天放松、晚上收紧。他们还加装了一个电机，实现了拉链的完全自动化，并制造出一个四足机器人，其腿部可以根据需要伸缩。
用户创建的Y型拉链在现实世界中会呈现出“变形”的形态。拉开时，它看起来像一只长着三条伸展触手的鱿鱼；拉上时，它则变成一个更紧凑的结构。（图片来源：Tim Malieckal/MIT CSAIL）
耐久性测试使这些装置经历了18000次连续的开合循环，最终才损坏。研究团队使用弯曲机测试了PLA和TPU两种塑料，发现PLA能承受更大的载荷，而TPU则更柔软。3D模拟显示，Y型拉链的弹性结构能将应力分散到整个装置上，这也是它经久耐用的原因。
“普通的拉链很适合用来闭合像夹克衫这样的平面物体，但弗里曼构思了一种更具动态性的装置。利用现有的制造技术，他的装置可以改造更复杂的物品，”麻省理工学院博士后、论文第一作者李嘉吉说道。“我们开发了一种工艺，可以制造出能够快速从柔性状态转变为刚性状态的物体，而且可以确保它们在现实世界中能够正常工作。”
李和弗里曼与天津大学博士生常翔以及麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的多位同事共同撰写了这篇论文，其中包括博士生玛克辛·佩罗尼-沙夫、本科生曹丁宁以及担任通讯作者的麻省理工学院副教授斯蒂芬妮·穆勒。该论文已于四月在ACM人机交互会议上发表，并以开放获取论文的形式发布。
来源：news.mit.edu
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