旧专利启发新型“Y-zipper”三面拉链设计
Hacker News 摘要原标题：An old patent inspired the new "Y-zipper", a three-sided fastener
历史渊源与设计灵感
这项被称为 Y-zipper 的新型三面拉链设计，其灵感源自麻省理工学院（MIT）教授 William Freeman 在40年前的一项专利。1985年，当时还在宝丽来公司担任电气工程师的 Freeman 看到了一则征集服装、家居和纺织品原型设计的广告。他提交了一个极具创意的想法：一种三面拉链。与用于固定裤子的普通拉链不同，这种设计更像是一个开关，可以无缝地让椅子、帐篷或手提包在柔软和刚性状态之间切换，从而使其更容易打包和组装。
Freeman 的蓝图在结构上类似于普通的拉链，但截面是三角形的。他在每一侧都钉了一条带子，用来连接狭窄的木制“牙齿”。一个包裹住整个装置的滑块向上移动时，可以将三条带子固定到位，将它们拉直成一个三角形的管状结构。虽然该提案当时被拒绝了，但 Freeman 还是申请了专利并将其原型保存在车库中，希望有朝一日能派上用场。
技术实现与自动化设计
近40年后，MIT 计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究人员希望重启该项目，以创建具有“可调刚度”的物品。以往调节刚度的尝试通常不可逆或需要手动组装，因此 CSAIL 开发了一套自动化设计工具和名为 Y-zipper 的自适应紧固件。
科学家们编写的软件程序可以帮助用户自定义这种三面拉链，然后使用 3D 打印机以塑料材质自动制造。这些设备可以连接或嵌入到露营设备、医疗器械、机器人和艺术装置中。研究人员指出，普通拉链非常适合关闭夹克等平面物体，而 Y-zipper 则更具动态性，能够让复杂的物体在灵活与刚硬之间快速切换。
核心功能与形状变换
用户可以在 CSAIL 的软件中自定义拉链闭合后的外观。他们可以调整每条带子的长度、弯曲的方向和角度。软件提供了四种基本的运动模式：
• 直线型：拉紧后形成笔直的杆状。
• 弯曲型：类似于拱门。
• 螺旋型：外观像弹簧。
• 扭曲型：看起来像螺丝。
在现实世界中，Y-zipper 表现出“变形”能力。解开时，它看起来像一只拥有三条触手的鱿鱼；拉上时，它会变成一个紧凑的结构，例如一根坚硬的杆子。
多样化的应用场景
这种灵活的转变能力在多个领域展现了潜力：
1. 户外装备：以搭建帐篷为例，单人操作通常需要6分钟。使用 Y-zipper 后，只需1分钟20秒。将拉链的臂连接到帐篷侧面，拉上拉链即可让顶棚自动支撑到位。
2. 医疗领域：研究团队将 Y-zipper 绕在手腕石膏上。用户在白天可以松开拉链以获得舒适感，晚上拉上拉链以固定手腕防止进一步受伤。
3. 机器人技术：通过在拉链上安装电机，可以实现自动拉合。这有助于制造自适应的四足机器人，使其能够改变腿部的大小和刚度，从而在峡谷或森林等崎岖地形中穿行。
4. 动态艺术：团队创建了一个长而蜿蜒的花朵装置，通过电机驱动拉链闭合，让花朵实现“绽放”的效果。
耐用性测试与材质研究
为了验证 Y-zipper 的耐用性，研究人员进行了压力测试。他们评估了 3D 打印常用的两种塑料：PLA（聚乳酸）和 TPU（热塑性聚氨酯）。测试发现，PLA 可以承受更重的负荷，而 TPU 则更加柔软。
在另一项实验中，研究人员使用执行器连续打开和关闭拉链。在经过约 18000次 循环后，拉链才最终断裂。3D 模拟显示，其耐用性的秘诀在于弹性结构，这有助于分散重载带来的压力。
未来展望
研究团队希望未来能使用金属等更坚固的材料来制造更耐用的三面拉链。他们还计划扩大拉链的尺寸，以适应更大规模的项目。
研究人员设想了更多未探索的应用方向：
• 太空探索：将 Y-zipper 的触手构建到航天器中，用于抓取岩石样本。
• 灾难救援：将拉链嵌入到可以快速组装的结构中，帮助救援人员在自然灾害现场迅速搭建避难所或医疗帐篷。
该研究成果已在今年4月的计算机人机交互会议（CHI）上发表。这项工作有效地弥合了柔性与刚性状态之间的鸿沟，为未来的具身智能设计提供了一种高度可扩展的制造方法。
原文：https://news.mit.edu/2026/three-sided-y-zipper-design-0504