ドミノ・オリガミ ──折紙の順次展開をプログラムする新しい幾何学原理の発見──

2026-09-14 東京大学

東京大学とJAXAの研究者は、ドミノ倒しのように端から順番に展開する「ドミノ・オリガミ」を設計する新しい幾何学原理を発見した。従来の折紙では、折り畳み状態から複数の部分が一括して展開することが一般的だったが、本研究では、隣接部分へ変化が伝播する「遷移フロント」を幾何学的拘束だけで設計し、エネルギー論に依存せず展開順序を制御することに成功した。さらに、局所的な相互作用を維持しながら設計を変更することで、展開順序を保ったまま最終形状も独立にプログラムできることを示した。厚みのあるパネルによる模型でも逐次展開・折り畳みを実証しており、収納時には小さく、展開時には迷路状などの複雑な形状になる構造への応用が期待される。宇宙展開構造など、限られた空間から所定の形状へ展開する機械・構造設計に新たな可能性を与える成果である。

ドミノ・オリガミ ──折紙の順次展開をプログラムする新しい幾何学原理の発見──
厚みのあるパネルで構成されたドミノ・オリガミ

<関連情報>

運動学的遷移面を介した折り紙の逐次展開のプログラミング Programming sequential deployment of origami via kinematic transition fronts

Rinki Imada and Tomohiro Tachi
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:September 9, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2615468123

Abstract

Propagating transition fronts, in which local interactions sequentially trigger state changes, are widely observed across natural, biological, and engineered systems. While such propagation has been engineered using energy-driven instabilities, front propagation governed purely by geometric constraints remains underexplored and lacks a general design framework. In particular, how to program sequential deployment in origami through such kinematic propagation remains an open challenge. Here, we develop a systematic design framework for kinematic transition fronts based on their correspondence with heteroclinic orbits in discrete dynamical systems. Focusing on strips of developable and flat-foldable degree-4 origami vertices, we show that asymmetric coupling between adjacent creases produces nonlinear recurrence relations whose composition generically gives rise to heteroclinic orbits connecting developed and flat-folded states, enabling domino-like sequential deployment. We further show that macroscopic shape can be programmed independently of propagation behavior by exploiting invariances in the recurrence relation, and illustrate the approach through a representative thick-panel origami prototype. These results enable programmable sequential deployment in origami via transition fronts, while also establishing a general framework for kinematic transition fronts in geometrically constrained systems.

0101機械設計
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