MIT新系統(tǒng)將不需要的樹杈分配到承重結(jié)構(gòu)中使用

在副教授Caitlin Mueller的領(lǐng)導(dǎo)下，研究人員首先從馬薩諸塞州薩默維爾市的一組已經(jīng)被砍伐的樹木中收集了一些廢舊木材。科學(xué)家們對樹干或大樹枝一分為二的Y形分叉處特別感興趣。通常情況下，這些部分只是被丟棄或被燒掉。

Mueller說：“樹杈是天然設(shè)計的結(jié)構(gòu)連接，在樹木中作為懸臂工作，這意味著由于其內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)，它們有可能非常有效地傳遞力量。如果你把樹杈從中間切開，你會看到一個令人難以置信的纖維網(wǎng)絡(luò)，這些纖維交織在一起，在樹上形成這些通常是三維的負(fù)荷轉(zhuǎn)移點(diǎn)。我們開始使用3D打印做同樣的事情，但我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到大自然的要求。”

一旦科學(xué)家們收集了大量的樹杈，他們就開始對每個樹杈進(jìn)行3D掃描，然后將其數(shù)字模型添加到數(shù)據(jù)庫中。利用所謂的“匈牙利算法”，隨后可以確定該數(shù)據(jù)庫中的哪些樹杈最能滿足特定的Y形節(jié)點(diǎn)的承重要求--在該節(jié)點(diǎn)上，兩塊直的材料結(jié)合在一起以支撐一個負(fù)載--在一個特定的人造結(jié)構(gòu)中。

該系統(tǒng)也可以反向工作，顯示結(jié)構(gòu)的其他方面應(yīng)該如何改變，以利用特定節(jié)點(diǎn)的特定樹杈。

在這個過程的下一步，另一種算法被用來指導(dǎo)機(jī)器人切割選定的樹杈，因此它們能夠最好地適應(yīng)和承擔(dān)各自節(jié)點(diǎn)位置的負(fù)載。最后，一個計算機(jī)模型指導(dǎo)團(tuán)隊完成了裝配過程，顯示了哪些樹杈是為哪些節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備的。

盡管我們看到使用該技術(shù)建造的實際建筑可能還需要一段時間，但Mueller和他的同事確實建造了一個概念驗證的木質(zhì)雕塑，并在麻省理工學(xué)院校園內(nèi)展出。由于他們的研究工作被大流行耽擱了，這個作品仍然是一個進(jìn)展中的作品--它目前包括12個樹杈節(jié)點(diǎn)，但最終應(yīng)該包括大約40個。然后，它將被安裝在薩默維爾市，在捐贈的樹木曾經(jīng)生長的地方。