创新设计:Tensegrity灾难区域可部署传感器

设计师Daniel Lim的灵感与创新

灵感源于tensegrity结构,这种由许多产生张力的弦和刚性梁组成的结构可以承受碰撞的冲击。这种传感器可以从50米以上的高空部署,无需额外设备。

这种灾难现场的Tensegrity传感器可以从天空(无人机)投放,为紧急应对队伍收集信息(气体泄漏、视觉和音频)。当无人机抵达目标地点时,许多存储在带有自动部署系统的篮子中的Tensegrity模块将部署在多个位置。这些传感器可以被送到人类无法接近的灾难区域。

这个设计的独特之处在于其强大的功能和独特的特性。Tensegrity模块的目标是为灾难区域的应对团队提供一系列的数据。这些数据包括可能由幸存者产生的视觉或听觉警报,以及可能使得有针对性的应对以防止更大事故的一系列气体泄漏。当前模块的外壳是用SLA 3D打印制成的,内部装有许多无线传感器。此外,还使用了商用尼龙线来为框架提供必要的张力。

设计的技术规格包括:部署时的最大尺寸为150毫米x 150毫米x 150毫米,折叠时的尺寸为150毫米x 150毫米x 60毫米。

设计团队成员包括:团队主管Dr. Alice M. Agogino、控制工程主管Brian Cera和运营主管Deniz Dogruer。

设计的互动方式是:首先,四个传感器模块被装在附在无人机上的折叠六边形盒子里。当无人机接近感兴趣的点(收集数据)时,盒子的底部面板打开,允许传感器模块从高空掉落。模块迅速部署成完全张力的tensegrity结构,吸收足够的地面冲击能量。模块通过部署各种传感器收集反应策略的数据。

这个项目始于2021年8月的韩国首尔,于2022年3月在加利福尼亚州的伯克利完成。设计的研究基础是tensegrity结构,由于其能量吸收特性,这种由特殊构造的刚性杆和弦混合组成的结构引起了学术界的关注。通过访谈和观察,我们发现快速反应团队经常缺乏应对计划所需的数据,特别是在大规模灾难,如森林火灾的情况下。由于无人机的电池寿命有限,并且需要飞行员控制收集信息,我们开发了可以轻松部署到需要感官输入的多个地方的tensegrity模块。

这个设计在创新、技术和研究挑战上的突破包括:找到适合的弦材料非常困难,因为它需要提供足够的张力,同时也要有足够的强度来承受掉落。另一个挑战是模块的组装,需要同时连接许多刚性杆。我们通过创建一个3D打印的夹具,在组装过程中固定部件,并使用尼龙线提供稳固性和足够的张力来解决这个问题。

这个设计在2022年的A'产品工程和技术设计奖中获得了铂金奖。铂金A'设计奖:表彰世界级的、卓越的、高度创新的设计,展示了无与伦比的专业素养、天才,并为社会福祉做出贡献。他们推动了艺术、科学、设计和技术的边界,展示了超越卓越,使世界变得更美好。


项目详情和致谢

项目设计师: Daniel Lim
图片致谢: Daniel Lim
项目团队成员: Team Director: Dr. Alice M. Agogino Director of controls engineering: Brian Cera Director of operation : Deniz Dogruer
项目名称: Tensegrity
项目客户: Daniel Lim


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