Research on fundamental algorithm of mechanical surface transformation based on geometric theory

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K06971
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 松尾 宏平 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (00399528)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 曲面幾何 / 曲率線 / スマートマテリアル

Outline of Annual Research Achievements

令和元年度は、曲率線を操作して曲面全体を変形させる実機として「曲面変形装置」のデモ機を製作した。曲面変形装置は基本単位であるユニット部を複数個接続することで全体が構成され、各ユニット部には曲面のローカルごとの法曲率と測地的曲率をコントロールするためのサーボモータが内蔵されている。
平成30年度までに開発した曲面変形システム（ソフトウェア部に相当）を曲面変形装置に接続し、曲面変形システムから現在曲面→目的曲面に変形するための変形要素（法曲率変化δKn、測地的曲率変化δKg）を曲面変形装置に指示する（なお、本来であれば、任意の曲面への変形には変形要素として伸縮δdも付与すべきであるが、機械の制約上、本研究では曲率変化の2要素のみをコントロールすることとした）。具体的には、変形要素を回転角度として各ユニット部のサーボモータに与え、曲面全体を目的曲面に変形させる。このため、製作した曲面変形装置の仕様（変形を与える位置の指定、サーボモータ等による機械上の制約等の指定）に対応するように曲面変形システムをカスタマイズした。
曲面変形システム及び曲面変形装置による実際の変形動作を確認することで、曲率線による曲面変形の機械的性質を評価した。特に、船舶等の実際の製品に搭載する場合を想定し、設計上の仕様に関する基礎的な情報（重量、サイズ、サーボモータの最大出力、動作速度、ユニット構成、変形量、可動範囲、機械への信号の伝達方法等）について検討を行った。