从儿童玩具做起到世界顶级设计师,他把剪刀和折纸玩出了新高度 | 科学美图

ShiYan

2019-01-08 11:12:53

今天介绍一个因为设计孩子的玩具而走红,并把折纸艺术带入工程学的发明家的故事。

这位哈佛大学的学者名叫查克·霍伯曼(Chuck Hoberman),他是世界知名的建筑师和设计师。




他最著名的作品——霍伯曼球(Hoberman’s sphere),是90年代最受欢迎的玩具之一。






还有高级版的东南西北折纸,也是他的作品。






霍伯曼毕生探寻的就是可变形物体,包括刚才讲的玩具、各式各样的建筑设计,还有看起来很有意思的实验室概念产品。

先来随便感受一下他的设计作品。











这类物体的一大特征就是,它们大都属于刚性折纸或可展结构,而且和几何学密切相关。





在近20年里,折纸受到了数学、工程学、医学学科越来越多的重视。霍伯曼说,从数学上可以证明二维的纸张能够被折叠成任何三维形状。这从理论上赋予了折纸无穷的应用潜力。




什么是刚性折纸?

刚性折纸是一类特殊的折纸结构。对于刚性折纸来说,沿着预定的折痕折叠,就可以实现在不同形态之间的连续运动。在这个过程中,变形的只有折痕区域,而其他部位不发生扭曲或拉伸等变形。东南西北折纸就是典型的刚性折纸。





可展结构是什么呢?

剪刀就是一种可展结构,霍伯曼球也是。

拿霍伯曼球来说,它是由400个塑料部件构成的,这些塑料组成了大大小小的五角形和三角形,还有6个互相交叠的环。就是用这400块硬邦邦的塑料,霍伯曼造出了一个可以活动和变形的球体。





那么,霍伯曼球具有什么几何性质呢?

实际上霍伯曼球并不是作为玩具诞生的。一开始,霍伯曼的目的是创造一个能改变大小的球体。




他从剪刀上找到了灵感。

他设计的枢轴结构有一个特殊的几何性质,那就是当它折叠的时候,几个端点组成的夹角不变。利用这个性质,就可以创造出一个可以变大变小的可展球体。




最初,他用这个原理制造了一个360千克的装饰物,这个装置25年来一直悬挂在新泽西自由科学中心(New Jersey’s Liberty Science Center)里。正是这个会像烟花一样绽放再收拢的圆球吸引了来科学馆参观的孩子的注意力。


新泽西自由科学中心的霍伯曼球


霍伯曼意识到了它的商业价值,从此霍伯曼球就从科学馆的天花板上来到了美国小朋友的手中。

也因为霍伯曼球的走红,霍伯曼球有了更多的工作邀约,并加入了哈佛大学 Wyss 生物启发工程研究所。

比如,下面这个大型大型铝制金属帘就是他为2002年盐湖城冬奥会设计的。





下面这个370平方米的变形屏幕是他为U2乐队的 360° World Tour 世界巡回演唱会设计的。





他最近的一个大项目是为亚特兰大猎鹰队(Atlanta Falcons)主场设计可折叠屋顶。这个屋顶可以像人的瞳孔,或是照相机的光圈那样按照指令打开闭合。




不过这些成就对于霍伯曼来说只是梦想的一小部分,他的终极目标是用被他称为可展设计(transformable design)的理念取代我们日常生活中用几次就丢的静态设计。




因为,可展设计不但可以植入多种多样的功能,还可以赋予空间以“生命”。

未来的建筑或许就可以自行折叠活动,构造灵活的工作空间。空旷的大厅可以被可展装置瞬时分隔开来。




就拿传统的帐篷来说,可展设计可以改良这种本来需要几个小时才能搭建的临时建筑物。零部件都已事先连接好,只需把紧实的帐篷松绑,就可以让它具有三维形态。






霍伯曼最近的研究目标是,让大型可展设计实现自动化。





比如,下面这个机械臂可以对塑料片进行剪切,然后把它们拼起来。按下一个按钮,整个塑料结构就可以被折叠起来。





这些设计有一天可以被用在家具、赈灾救援、心脏手术支架、迷你机器人,或非侵入性医疗设备中。

《北京折叠》里描绘的折叠都市,离我们又近了一步。


来源:微信公众号 把科学带回家
版权声明:【除原创作品外,本平台所使用的文章、图片、视頻及音乐属于原权利人所有,因客观原因,或会存在不当使用的情况,如,部分文章或文章部分引用内容未能及时与原作者取得联系,或作者名称及原始出处标注错误等情况,非恶意侵犯原权利人相关权益,敬请相关权利人谅解并与我们联系及时处理,共同维护良好的网络创作环境】


0条评论