摘要：
你很可能见过霍伯曼球（Hoberman Sphere）——这种由带关节连接的杆件组成的动态晶格，只需施加一点手动力，就能收缩或展开。受到日本古老折纸艺术和剪纸艺术的启发，美国哈佛大学与日本东京大学的研究团队开发出一系列可展开结构。
它们与霍伯曼球类似，同样采用杆件和剪式关节连接。研究人员将其称为“可折叠剪式曲面与平面复合晶格”，不过，如果叫作“Hobegami”，或许更酷，也更容易输入。
哈佛大学物理学研究生诺亚·丰永在近期发表于《美国国家科学院院刊》的一篇论文中写道，由他带领的哈佛大学与东京大学团队开发了“一种用于生长平面复合结构的算法，以探索所有可能的机构空间”，并利用该算法“通过计算机设计和实体组装，制作出一系列复杂程度各异的实例”。这些装置均采用多材料3D打印机制造。
在这项研究中，一种环面形平面复合晶格可以折叠成圆柱体。论文高级作者、哈佛大学应用数学、机体生物学和物理学教授拉克什米纳拉亚南·马哈德万表示：“折纸展示了折痕如何编码形状，剪纸则展示了切口如何释放运动并赋予结构功能。这项研究提出了一个互补性问题：当基本构件不再是折痕或切口，而是连接件时，还能实现什么？”
对于物体、工具、结构和交通工具而言，当体积而不仅仅是质量成为性能限制时，可折叠性便是一项极具价值的设计特征。无论是驾驶潜艇、货运飞机，还是驾驶航天器为空间站补给，如果能够承担额外重量带来的燃料成本，那么与其减少携带数量、选择不可折叠的物品，不如装载更多可折叠家具、头盔、手术植入物、栖息舱、立方体卫星、宇航服、飞行环面和飞翼，从而减少昂贵且具有风险的运输次数。
为了让可折叠性成为物体设计的核心特征，丰永的团队设计出一种解析设计算法，能够逐步构建复杂的剪式曲面。丰永解释说：“整体形态可以通过纯粹的局部规则来理解，而这些规则能够依据一系列简单的几何决策塑造出完整结构。”
这种“逐块搭建”的方式，准确地说是逐个关节搭建，从单个连接开始逐步向上构造整体，而不是先从完整形状出发，再反向推导其中的离散关节。整个过程只需要少量设计参数。
通过这种方法，丰永团队与哈佛大学的科尔特·J·德克尔、罗伯特·J·伍德，以及东京大学的西本芹、馆知宏共同设计并制造出了多种形状的结构，包括螺旋体、环面和“蛋盒”结构。
这些动态结构未必完全符合研究团队论文中颇具气势的描述，但哈佛大学的平面复合晶格确实具备论文没有提到的另一项额外优势：美感。凭借优雅的几何形态，这些“Hobegami”结构或许能启发更多设计师，将可折叠性纳入产品设计之中。毕竟，如果你可以在实用的盒子、椅子、桌子、帐篷或其他物品中，选择一种能够像低技术版变形金刚那样动态改变形态的产品，又有谁会愿意选择静态物品呢？
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