边界曲率引导的形状编程剪纸薄片

剪纸作为一种古老的剪纸艺术，通过切割引导的变形为实现2D到3D形状变形提供了一种有前景的策略。现有的面向目标3D曲面形状的剪纸设计依赖于薄片中复杂的切割图案，使得逆向设计具有挑战性。受高斯-博内定理（其将边界上的测地曲率与拓扑高斯曲率相关联）的启发，在此，我们利用对剪纸薄片中切割边界的曲率进行编程，而非复杂切割图案，通过正向与逆向设计实现目标3D曲面拓扑。这一新策略大幅简化了逆向设计。我们展示了在机械拉伸与远程磁驱动下多种动态3D形状转变的实现，以及其作为无系绳类捕食者剪纸软体机器人的潜在应用。本研究开辟了编码边界曲率以用于形状编程材料的新途径，在形状变形结构、软体机器人和多功能器件方面具有潜在应用。