2016 Fiscal Year Annual Research Report
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15J07773
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森岡 浩太郎 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | シェル形状のモデリング / 衝突回避 / 多重関節 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
厚みを持った繊維素材の設計支援のための研究として、本年度は運動に伴う部材間の衝突を回避しつつ厚み一定の部材をモデリングする手法の研究を行った。研究者が提案する手法では、２つの部材の入力形状とそれらの相対運動が与えられたとき、一方の部材の形状を固定しつつもう一方の形状を変形することで、部材間の運動に伴う衝突の回避を行う。形状の変形では厚み一定のシェル形状をそのまま変形するのではなく、オフセットをとる前のサーフェイスメッシュの変形を行ったあとで、オフセットを行い厚み一定の部材の形状を得る点に提案手法の特徴がある。サーフェイスの変形では変形エネルギーの更新とそのエネルギーの最小化を繰り返し行うが、各反復における変形エネルギーの定義方法を工夫することで、相対運動量が大きい場合でも安定して衝突を起こさない部材形状を得ることができる。
本年度はこの部材間の衝突回避手法をより一般的な問題に応用した例として、多重関節オブジェクトの設計手法の研究も行った。多重関節オブジェクトの設計手法では、入力形状とその所望の変形形状が与えられたとき、変形形状を近似するように剛体要素とその剛体変換の最適化を行い、剛体要素間の衝突を上記の手法によって回避することで、可動な関節オブジェクトを作成する。提案手法によって作成された関節オブジェクトを３Ｄプリンターで造形し、所望の変形姿勢を実現することの確認を行った。これにより、部材間の衝突回避手法が有用に機能することも確認できた。
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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
本年度は厚みを持った素材のモデリング手法について、新たな手法の提案とその実用性の確認を行った。本年度の研究内容は論文誌に投稿する予定であり、現在論文を執筆中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は厚みを持った素材のモデリング手法についての研究を行い、提案手法を多重関節オブジェクトの設計に活用することで有用性を確かめた。本年度の研究は繊維素材に特化したものではなくより一般的な問題設定の下で行ったため、今後は繊維素材に特有の問題に取り組む予定である。具体的には、本年度提案した手法などから作成された厚み一定の設計形状について、予測される応力分布から強度の面で最適な繊維方向の推定し、その繊維方向を持った製品を複数の平面状の素材から製造するための設計形状上のカットパスおよび平面への展開形状を計算する手法の研究を行う。繊維方向の推定では予測される応力を入力として、繊維方向を表すベクトル場を入力形状上に発生させる。このとき繊維素材の異方性を考慮して強度の面で最適な繊維方向を推定する。入力形状の複数枚の平面状素材への展開については、昨年度研究を行った設計形状から平面形状へと展開する手法をベースとして、製造する際に発生する繊維素材の歪がなるべく小さくなるよう、入力形状を複数枚の曲面に分割する手法の研究を行う。
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