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Development of the methodology of form design based on combinatorial rigidity theory

Research Project

Project/Area Number 17K12868
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Design science
Research InstitutionOsaka City University (2018-2019)
Tokyo Institute of Technology (2017)

Principal Investigator

Kobayashi Yuki  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 講師 (70756668)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords組合せ剛性理論 / 形態デザイン / グラフ剛性 / ブレース追加問題 / 多面体 / 折り畳み / 剛体折り / 平坦折り畳み / 形態生成 / Panel-hingeフレームワーク / bar-jointフレームワーク / デザイン・コンピューティング / デザイン科学 / ヒンメリ / Body-barフレームワーク / panel-hingeフレームワーク / 設計支援
Outline of Final Research Achievements

We have developed a method for making a flat foldable solid called Coxeter's regular skew polyhedron a rigid body. Furthermore, we have shown that the flexible solid of Overvelde et al. can be made rigid by the same method.
We also proposed a morphology generation method for structures called the bar-joint framework. We presented a model created by the proposed method as a traditional Finnish craft called Himmeli.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

組合せ剛性理論,グラフ剛性に関する理論研究は広く行われているものの,建築空間を想定した形態デザインに応用し,形態生成手法を開発したことは学術的に画期的である.従来手法とは異なる方法で,立体が剛になることを直感的に示すことにも成功した.
さらに,伝統的な工芸品として知られているヒンメリを提案手法により作成した作品を発表することにより,一般および専門家の人々に知ってもらう機会を作り,研究の広がりに寄与できた.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] GENERATION METHODS OF MINIMALLY RIGID BAR-JOINT FRAMEWORKS CONSISTING OF UNION OF SPACE-FILLING CONVEX POLYHEDRA AND APPLICATION TO ARCHITECTURAL DESIGN FORM2018

    • Author(s)
      小林祐貴,加藤直樹
    • Journal Title

      Journal of Environmental Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 83 Issue: 745 Pages: 323-331

    • DOI

      10.3130/aije.83.323

    • NAID

      130006589004

    • ISSN
      1348-0685, 1881-817X
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Combinatorial Rigidity Himmeli2020

    • Author(s)
      Y. Kobayashi
    • Organizer
      Bridges 2020 : Mathematics, Music, Art, Architecture, Culture
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 一様ブロック積みに基づく立体を剛にする手法2019

    • Author(s)
      小林祐貴
    • Organizer
      2019 年度大会学術講演会(日本建築学会)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 単位立体を追加することによる一様ブロック積みを剛にする手法2019

    • Author(s)
      小林祐貴
    • Organizer
      第42回情報・システム・利用・技術シンポジウム (日本建築学会)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Periodic Sponge Surfaces and Their Rigidity2018

    • Author(s)
      Y. Kobayashi and C. Nara
    • Organizer
      The 21th Japan Conference on Discrete and Computational Geometry, Graphs, and Games
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Generation Methods of Panel-Hinge Frameworks Based on Regular Skew Polyhedra2018

    • Author(s)
      Y. Kobayashi, J. Itoh, and N. Katoh
    • Organizer
      Bridges 2018 : Mathematics, Music, Art, Architecture, Culture
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 切頂八面体に基づく柔軟な空間充填立体を剛にする手法2018

    • Author(s)
      小林祐貴, 奈良知惠
    • Organizer
      第41回情報・システム・利用・技術シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 切頂八面体に基づく柔軟な周期的立体の展開図2018

    • Author(s)
      小林祐貴, 奈良知惠
    • Organizer
      第24回折り紙の科学・数学・教育研究集会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 剛なbody-barフレームワークの生成手法2018

    • Author(s)
      小林祐貴, 東川雄哉
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Coxeter のねじれ正多面体に基づくpanel-hinge フレームワーク生成手法2018

    • Author(s)
      小林祐貴
    • Organizer
      日本数学会研究会「直観幾何学2018」
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 穴のある極小剛な空間充填立体 bar-joint フレームワーク生成手法2017

    • Author(s)
      小林祐貴,加藤直樹
    • Organizer
      日本建築学会2017年度大会学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 剛体追加による剛な panel-hinge フレームワークの生成手法2017

    • Author(s)
      小林祐貴, 伊藤仁一,加藤直樹
    • Organizer
      日本建築学会第40回情報・システム・利用・技術シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] 大阪市立大学 建築学科 図形科学研究室

    • URL

      https://www.arch.eng.osaka-cu.ac.jp/graphics/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 小林 祐貴 (Yuki Kobayashi)

    • URL

      https://kobayashiyuki.wordpress.com/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Research-status Report
  • [Remarks] 小林 祐貴 (Yuki Kobayashi)

    • URL

      https://kobayashiyuki.wordpress.com

    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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