将无聊的盒子变成可爱的机械手

摘自Jonathan Adolph 的《Cardboard Box Engineering》© 2020。经 Storey Publishing 许可使用。

在地球上曾经生活过的所有生物中，我们现代人类是制造东西的冠军。我知道，我知道：海狸筑坝，蜜蜂筑蜂巢，鸟筑巢，蜘蛛织网。这些都非常令人印象深刻，尤其是当你没有拇指的时候！但这些都无法与当今人类生产的东西相比，如果你怀疑我，当你乘坐喷气式飞机飞过摩天大楼时，问问你的手机。我们发明了一些给我们带来麻烦的东西（我正在看你，原子弹！），但更多的时候，我们想出了工程奇迹，让我们的生活变得更好。

这是为什么呢？为什么人们能够如此擅长建造东西呢？

一句话：科学。我们人类拥有科学，这是有史以来最伟大的工具，可以弄清楚事物如何运作以及如何使它们更好地运作。多亏了科学方法——做出预测然后测试它们的过程——我们可以尝试我们的想法并区分好与坏。科学为工程师和设计师提供了知识，使他们能够生产我们周围所有令人惊叹的设备——包括您拥有的每个玩具、游戏和电子小玩意。

最棒的是：你可以成为其中的一员。你可以成为一名设计师和工程师。在本书的帮助下，你将学会如何将旧盒子、纸箱、管子和其他纸板变成游戏、飞机、机器人、过山车等。而且，在此过程中，你将了解工程和设计的意义。

为什么是纸板？

要学会如何正确做任何事情，你需要练习。而要实践工程，你需要可以工程化的东西。这就是纸板的作用所在。

纸板本身就是一项了不起的发明。它易于切割和组装，而且坚固耐用。更棒的是，它是免费的。你家里现在可能就有一堆纸板：地下室堆放着邮寄箱，回收箱里堆满了麦片盒和纸板管。这意味着你可能已经拥有了开始制作东西所需的材料，甚至可能足够多次完成一个项目。

这很重要，因为工程师知道项目很少能第一次就完美无缺。事实上，最好的工程师喜欢反复制作东西，因为每次他们这样做时，他们都有机会改进设计。他们首先建立一个实验模型，称为原型，然后使用科学方法对其进行改进——他们测试模型，看看它是否按预期工作，如果没有，就对其进行修改，然后再次测试。每当有事情不顺利时，他们就会学到新的东西。

正如伟大的工程师和发明家托马斯·爱迪生所说：“当我排除了行不通的方法之后，我就会找到行之有效的方法。”

本书中的纸板项目让您可以进行这种修补。它们采用特定方式设计，但其他选择可能同样有趣。对于每个项目，请考虑您要构建什么，它应该如何工作，以及如何使其更好地工作。如果遇到障碍，请像托马斯·爱迪生一样尝试其他方法。您可能需要用新材料代替您没有的材料，或者想出另一种方法来连接两个部分。进行调整，更改设计，测试新想法，发挥创造力。

这样做，你将学到的不仅仅是如何用纸板建造。你将学会如何用任何材料建造。因为无论你摆弄什么，工程过程都是相同的，所有工程都基于相同的定律：科学定律。

如何制作机械手

人类的手是工程学的奇迹，能够有力地将登山者举上山坡，精确地穿针引线，或者优雅地拉小提琴。工程师们长期以来一直在寻求制造具有类似灵活性的机器人手，他们的许多设计确实令人惊叹。这个由你戴着手套的手控制的机器人手不会让你做手术或组装电脑，但它可以让你摆动你新的巨型手指，做出和平手势，并竖起大大的机器人大拇指。

像工程师一样说话

仿生学或仿生学是根据自然界中发现的某种东西进行设计的过程。例如，这只机械手上的弦就是模仿我们真手上的肌腱。如果设计涉及更多技术，工程师可能会称之为仿生，这个术语因 20 世纪 70 年代的电视节目《无敌金刚》而流行起来，该节目讲述了世界上第一个仿生人的故事。（当然，如今，600 万美元可能只能买到一只仿生手！）

工具

• 铅笔
• 剪刀
• 热胶枪

材料

• 5卷纸巾
• 空麦片盒
• 把 2 英尺长的绳子切成 5 段
• 纸质紧固件
• 手套
• 封箱胶带

指示

1. 用铅笔在管子上均匀地标记出菱形“接缝”，并在底部留出一点额外的空间。然后剪下这些菱形，轻轻挤压管子并沿折叠处剪断。

• 注意：指关节是纸板管上切出的菱形孔。四根手指各有三个孔，拇指有两个孔。

2. 把拇指管斜着靠在麦片盒的侧面，如图所示——就像你的拇指在手上斜着一样。用铅笔标记出管子和盒子的交接处的角度。沿着斜线修剪管子的底部。

3. 剪掉管子的底部，做成小突出部分。将突出部分向上折叠。

4. 将包装胶带贴在管子的正面和背面，围绕菱形孔进行加固。

5. 用图钉在每个管子的背面顶部戳一个洞。摇动图钉，使洞足够大，可以插入纸质扣件。

6. 从麦片盒开口端取下盖子。在前面板上切一个大口子，如图所示。（保留切下的部分，以便稍后制作背带。）

7. 使用图钉和一根纸板手指管作为参考，在盒子未打开的一端均匀地打四个孔。在侧面再打一个孔，用于拇指。确保孔足够大，可以穿过绳子。

8. 将 2 英尺长的绳子系在纸质扣件上。将系有绳子的纸质扣件从内部穿过其中一根指管顶部的孔。将绳子向下推入管子，使其从底部的带扣处出来。对其他四根管子也进行同样的操作。

9. 用铅笔（或扦子、编织针或类似工具）将其中一根绳子的末端穿过麦片盒上的一个孔。（如果需要，可以将孔做得更大。）

10. 用热胶将管子粘在洞上。对其余手指重复第 9 步和第 10步。

• 注意：如果出于某种原因，您使用的手套无法使用热胶，您可以用其他方式固定绳子。尝试在手指上戳洞并系上绳子，或者简单地用胶带将绳子固定到位。

11. 将手套放入盒子内（如有必要，可以用胶带将其固定）。逐个拉紧每根绳子，并用热胶将其粘在手套的相应指尖上。

12. 调整手套，使琴弦具有良好的张力，然后用热胶将手套固定在盒子内部。

13. 从麦片盒上剪下来的一块地方剪下一条带子。戳几个洞，用纸质扣件将带子固定在盒子正面。如果可以的话（有些手套太薄），用热胶将手套正面粘在带子背面。

现在将手放入手套并测试动作。您可以通过调整纸质紧固件上的弦来调整弦的张力。手指一开始可能会有点僵硬，但随着使用，关节会更容易起皱和弯曲。如果手指在关节处仍然无法轻易弯曲，请尝试将菱形切口做得更深。