2018 Fiscal Year Annual Research Report
Designing Spatial Structures with Self-folding Mechanism
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16H06106
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
舘 知宏 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (50586740)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 折紙 / 自己折り / 分岐 / 展開図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、折りの自律的プロセスによって機能的な立体形状を作る「自己折り」で空間構造物を実現する。独立した部品を外から組み立てるのではなく、折りたたんだ状態から展開することで機能性を発揮することに特徴がある。平成30年度の成果は主に、(A)二つの枝狩りのためのガジェットの新規発見(C)材料の厚みを解決する折り線変換の実装、である。具体的には下記の内容を進めた
A. 自己折りの解析と制御 30年度は、自己折りの制御のため「モードの分岐現象をいかに避けるか」という課題を最重要のテーマとして位置づけ、変形モードの枝刈りをするためガジェットを探索した。モードの分岐が多数にわたり制御が困難となってしまう既存パターンを1モードにのみ制限するためのガジェットを発見した。このガジェットは平面パターンのみを用いるため、既存の折紙技術のパターンを変更するだけでそのまま利用可能である。また、平面上のパターンで壁状の立体構造を加えることで、プログラムした複数のモードに制御できるガジェットも考案し、立方体構造と8面体構造、二つの四面体構造の間を行き来できる構造を提案した。これらのガジェットには、適用可能なパターンに制約があることもわかってきた。平成31年度の研究で制約を特徴づける予定である。
C. 設計システム開発 任意の平坦折り可能な4価頂点に自己折り制御可能とするガジェットを生成・挿入するシステムを実装した。変形機構を保った折り線パターン変換によって、厚みを持った材料による折り畳み構造をファブリケーション可能とするシステムを実装した。
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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
平成30年度に目標としていた、枝刈りガジェットの発見と、自己折りファブリケーション可能とするための厚み処理技術について、当初の予定通り研究が進展している。平成31年度に予定している、ガジェットの適用条件の特徴づけと、デザインシステム実装、ファブリケーション実験の準備が整ってきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度までに、平坦な状態で二つのガジェットを新規発見し、モードの分岐現象を避ける手法が提案できた。また、材料の厚みを解決する折り線変換の実装も行うことで、自己折りのファブリケーション技術の実現にむけて、計画通り研究が遂行している。一方で、二つのガジェットは、適用可能なパターンに制約があることもわかっているが、その条件は未解決問題である。平成31年度は、主に下記、B、Cのテーマにフォーカスして研究を行う。
B. 構造バリエーションの探索
3Dプリント手法および、樹脂サンドイッチパネルと2次元CNC加工によって、ファブリケーションを行い、変形機構を持つ構造や平面から折りによって立体化される構造をデザインし、変形制御の実験・評価を行う。
C. 設計システム開発
30年度では、モードの分岐が多数にわたり制御が困難となってしまう既存パターンに対して、自己折りの制御を可能とするガジェットを2つ（平坦で1モードを強制するものと、立体的に取り付けられることで2つ以上のモードを実現可能なもの）を発見したが、両者の適用条件はまだ明らかではない。そこで、これらの適用条件を明らかにすることで、自己折り可能な機構を設計可能とする。
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