那种由强大数学原理创造的精妙之美，不仅适用于纸张，在金属和塑料的世界里也毫不逊色。

折纸是日本一项传承千年的艺术，看上去，它似乎不大可能引发科学家和工程师的灵感，但实际上，它已经广泛运用于各种发明创造之中。那种由强大数学原理创造的精妙之美，不仅适用于纸张，在金属和塑料的世界里也毫不逊色。

原美国宇航局（NASA）物理学家、纸艺技术顾问罗伯特·朗（Robert Lang）说，“我们既可以从已知的折纸创意、结构和机制中汲取养分，也可以运用数学工具描述折纸、设计艺术形式，创造出解决特定技术难题的新式结构。”

借助折纸工艺，研发人员设计了一些运输时可以叠在一起、或者可以装进狭窄空间的大型结构。而那些精妙的折纸样式，还有助于搭建只需单个电机操控的复杂机械系统。

以下六种新设备的灵感都是源于折纸工艺：

深海捕捉器

近日，哈佛大学机器人专家罗伯特·伍德（Robert Wood）借助折纸工艺，设计了一款用于捕捉深海柔弱生物的机械手。机械手的五个爪子由若干五边形和三角形组合而成，手爪可以收缩成一个十二边形的盒状物，专门用来困住水母、章鱼等软体海洋生物，同时确保它们毫发无损。

——捕捉器的五只手可以抓取柔软的海洋生物，同时又不会对它们造成伤害。图片来源：Wyss Institute

这种可安装在无人潜艇上的机械手，只需一部电动机就能收缩折叠。这一点很重要——在深海环境中，组件越少，失灵的概率越低。“简洁是重中之重。”伍德说，“在深海那样一种恶劣的环境里，过于复杂的装置一个都不该有。”

防弹盾牌

传统的警用防弹盾牌通常重达40公斤，而且仅能防护一人。杨百翰大学的工程学团队利用折纸工艺，设计出了一款重约25公斤的新式盾牌。它足够宽，可以同时保护多人，而且折叠后，还能轻易塞进一辆小轿车的后备箱。

——杨百翰大学的工程学教授研制了一款更轻巧的防弹盾牌。图片来源：Jaren Wilkey

杨百翰大学机械工程学教授、研发团队负责人拉里·豪厄尔（Larry Howell）表示，这款盾牌的设计灵感源于一种近百年前的纸艺造型。不过，要让硬质防弹纤维能像纸一样随意折叠，还需加以改造。工程师把数块硬板缝进纤维，让板与板之间的松动区域起到合页的作用。

行星探测器

航天器最需要的就是空间。美国宇航局喷气推进实验室的工程师贾克科·卡拉斯(Jaakko Karras)打造了一款简易版的行星探测车。探测车的电路板是折叠起来的，既充当车身主体，又是控制系统。

——探测车原型，一个呈直立状，一个呈折叠状。图片来源：NASA喷气推进实验室/加州理工学院

探测车的轮子在航空飞行过程中是折紧的，飞船抵达目的地后，双轮转动展开。如果探测车在某个遥远的行星上突然驶进狭小空间，双轮可再次收折，穿越窄地。

卡拉斯认为，这种小巧灵动的探测车，可以代替美国宇航局近年常用的那种笨重且昂贵的探测器，或者两者搭配使用。他说：“我们可以打造小而多的车队模式，不一定非要采用单个、高价的大车。”

目前，卡拉斯正在开发能够操控这种小型车群的软件系统，以期未来运用在美国宇航局的项目中。

微型可吞咽机器人

要是有一种机器人，能够吞入腹中，在体内四处游走，实施简单的外科手术，那该多好！如今，这个设想正在成为现实。受纸艺启发，麻省理工学院的研究人员设计出了一种微型机器人，它可以折叠成一颗药丸那么小，进入人体内又能展开，借助外部磁力在体内行动。

研究人员已经操作机器人，从一个仿真胃的模型里取出了一颗电池。但是，团队负责人丹妮拉·鲁斯 (Daniela Rus)去年表示，或许还要六年才能实行动物和人体测验，进而改良设备性能。

遮星板

系外行星是出了名的难观测，因为它们围绕公转的恒星，其光芒过于耀眼，看起来就像在发光的灯泡周围寻找尘土颗粒。因此，喷气推进实验室的工程师正在研发一款花朵状的巨型遮星板，与太空望远镜搭配使用。发射过程中，遮星板折叠，进入太空后再展开，并运行到太空望远镜前方遮蔽星光，显露系外行星的详尽面貌。

——花朵状的遮星板可以遮蔽遥远恒星的光芒，从而显露系外行星的详尽面貌。

“这块遮星板，外形精雕细琢，令人惊叹。”罗伯特·朗说，“全部展开后，需要完成高精度定位。”

研究人员的灵感来自于一种名为“闪光之物”（flasher）的纸艺造型。这种样式可以把一张大纸折成一个紧凑的圆柱体。目前，花朵遮星板的原型正由普林斯顿大学与美国宇航局合作研发测试。

人造肌肉

传统机器人肢体僵直、行动生硬，容易对身边的人类造成伤害。为此，科学家正在研发一款“柔性”机器人。哈佛大学机器人专家伍德的团队已运用折纸工艺，制造出柔软的人工肌肉，有望成为“柔性”机器人的力量之源。

——哈佛大学科学家在折纸工艺的启发下研发出一款人造肌肉，可提起相当于自重一千倍的物体。图片来源：Wyss Institute

人造肌肉的“骨架”是折叠的，分布在若干充满液体的囊袋中。对囊袋做真空处理，骨架将以设定的方式回折，形成如同真实肌肉一般的收缩效果。

虽然人造肌肉的研发还处在初始阶段，但测试结果显示，它已能提起相当于自重1000倍的物体。

翻译：李芜

校对：李莉

编辑：漫倩

来源：nbcnews

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