2016 Fiscal Year Annual Research Report
「3D折紙式プリンターシステム」構築のための折り易い展開図とロボットの開発
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15H02228
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
萩原 一郎 明治大学, 研究・知財戦略機構, 特任教授 (50282843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ディアゴ ルイス・アリエル 明治大学, 研究・知財戦略機構, 研究推進員 (20467020)
趙 希禄 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (30610307)
石田 祥子 明治大学, 理工学部, 専任講師 (40636502)
梶原 逸朗 北海道大学, 工学研究院, 教授 (60224416)
篠田 淳一 明治大学, 研究・知財戦略機構, 研究推進員 (60266880)
寺田 耕輔 福島工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (60648129)
内田 博志 福山大学, 工学部, 教授 (40727731)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 折紙工学 / 折紙ロボット / 双腕ロボット / レゴベースロボット / 二次元型紙 / 制御ロジック / 機械学習 / 画像処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
折紙工学の領域で折紙ロボットは非常にホットな話題となっている。2016年度は、双腕ロボットで硬い材料まで目指したロボットの仕様についてまとめた。一方、対象を紙に特化した場合、レゴベースの折紙ロボットは非常に有力で、2016年の米国機械学会(ASME)デザイン部門のロボット学生コンテスト大学院の部で、「世界初：糊付けまで可能な折り紙ロボット」のタイトルで紙を型紙とする袋を作る実演で臨み、3等賞を得た。トップを逃したのは糊をつける制御ロジックのロバスト性が及ばず、本大会で糊付けに失敗したからであるが、コンセプトについては高く評価された。更に、折り畳みのできる折紙帽子では、折紙作家によって作られた型紙では、ロボットで折るのは困難である理由も明確にした。すなわち、一つの折り線を延長すると、糊代と型紙本体の間の折り線を折るときにその折り線が他の本体部分に影響し、本体中の折り線を折るときにそれが糊代にまで影響するためロボットで折るのは困難となるわけである。一方、目標となる折り線の延長線上に事前に型紙の本体及び糊代が来ないようにした型紙に対しては、折紙ロボットでも可能となる。このように、折り紙を折るロボットの実現には、１）ロボットに折り易い型紙に変換する一般則を得ること、２）制御のロバスト性を得ること、が課題となり、これらの達成により、これまで困難とされてきた折り紙を折るロボットを実現した。折畳地図等で著名なミウラ折りは未だに大量生産ができずロボットにも困難であるが、例えば、複数に分割し糊代部を設け、ロボットに作らせることも可能であることをレゴベースのロボットで示すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
レゴタイプのロボットでは大きさに制限のあることから、レゴタイプによらないロボットの開発を予定していたがその性能の確認は最終年度となった。一方で、これまで折り紙の有す展開収縮機能の代表的な円筒折り、円形膜折り、などの現在主流のバイオミメティクスから得られた折り紙、一世代前の鶴とか亀などの折り紙をロボットで折ることは非常に困難とされたが、2次元型紙の工夫や、適切に切込みを入れ、次に糊付けする方式でレゴタイプのロボットで折れるようにできたのは、予定以上である。
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| Strategy for Future Research Activity |
紙に特化した場合、レゴベースの折紙ロボットは非常に有力で、米国機械学会のロボットコンテストなどでも注目された。最終年度は制御のロバスト性をさらに上げ、オリンピック用に開発を勧められている折り畳み可能な折紙帽子の大量生産が可能となるよう精度とスピードの向上を目指す。更に、これまで折り畳みできる医療用ステントは注目されているものの未だ実用化には至っていない。これの実用化についても、ステントのような小さな対象物には、この折り紙ロボットは非常に有効であり世界初の実用化を目指す。レゴタイプに依らない折り紙ロボットの実用化も制御理論のロバスト向上と機構の工夫により、より大きな対象物の構築を可能にすることを目指す。
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