植物叶片灵感的气动“充气细胞”将平面转化为弯曲的结构

受叶子中控制叶子曲率以调节水分流失的细胞的启发，研究人员展示了可以变形成具有不同高斯曲率的僵硬复杂3D结构的平板。该研究的作者写道:“这……构成了多功能变形机器人应用的一个重要里程碑。”能够动态改变形状以产生各种复杂三维(3D)结构的材料具有许多潜在的应用，从软机器人设备的设计到快速展开结构的设计。然而，由于高斯曲率的守恒，曲面的形状变形带来了几何上的挑战。例如，将无弹性的平板转变成双弯曲形状，如圆顶，会导致褶皱或割伤等扭曲。为了使薄片在两个方向上同时弯曲，也称为高斯变形，需要修改薄片的平面内距离。在自然界中，一些植物的叶子可以通过膨胀和收缩特殊的球状细胞来可逆地卷曲，这可以改变叶子的平面内参数，使其变形成各种复杂的曲线。从这些奇特的植物细胞中获得灵感，Tian Gao和他的同事们设计了一种薄板，在两层密封织物之间夹着3d打印的充气梯形通道(高斯细胞)。气动高斯单元的驱动允许最初的平面同时拉伸和弯曲，并以不同的高斯曲率变形为动态和复杂的形状，同时保持适当几何形状的机械稳定性。Gao等人写道:“由此产生的坚固、可改变形状的表面使材料机器的概念更接近于提供大规模和通用的商品产品。”

　　

受叶子中控制叶子曲率以调节水分流失的细胞的启发，研究人员展示了可以变形成具有不同高斯曲率的僵硬复杂3D结构的平板。该研究的作者写道:“这……构成了多功能变形机器人应用的一个重要里程碑。”

能够动态改变形状以产生各种复杂三维(3D)结构的材料具有许多潜在的应用，从软机器人设备的设计到快速展开结构的设计。然而，由于高斯曲率的守恒，曲面的形状变形带来了几何上的挑战。例如，将无弹性的平板转变成双弯曲形状，如圆顶，会导致褶皱或割伤等扭曲。

为了使薄片在两个方向上同时弯曲，也称为高斯变形，需要修改薄片的平面内距离。在自然界中，一些植物的叶子可以通过膨胀和收缩特殊的球状细胞来可逆地卷曲，这可以改变叶子的平面内参数，使其变形成各种复杂的曲线。从这些奇特的植物细胞中获得灵感，Tian Gao和他的同事们设计了一种薄板，在两层密封织物之间夹着3d打印的充气梯形通道(Pneumatic cells)。Pneumatic cells的驱动允许最初的平面同时拉伸和弯曲，并以不同的高斯曲率变形为动态和复杂的形状，同时保持适当几何形状的机械稳定性。

Gao等人写道:“由此产生的坚固、可改变形状的表面使材料机器的概念更接近于提供大规模和通用的商品产品。”

文章标题

Pneumatic cells towards absolute Gaussian morphing