2023 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanical performance evaluation and shape design method of deployable frame structure composed of multiple scissor mechanisms
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19K04714
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| Research Institution | Okayama Prefectural University |
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Principal Investigator |
津田 勢太 岡山県立大学, デザイン学部, 教授 (80584325)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大崎 純 京都大学, 工学研究科, 教授 (40176855)
中原 嘉之 岡山県立大学, デザイン学部, 助教 (60726983)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 展開構造 / シザーズ機構 / パンタグラフ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，シザーズ機構を閉鎖状に組み合わせて角柱型シザーズを構成し，さらにこの角柱シザーズを複数個連結することで３次元空間的に伸縮するグリッド型の展開型構造の設計方法を開発することを目的とする。本年度は主に以下の研究成果を得た。
1. 前年度は，ピボットを偏心させた平面シザーズ（外形が台形となる２本部材。2面の対称な側面を形成。以下pSLEs）と，pSLEsを連結するための直線伸縮する平面シザーズ（部材は2本以上の偶数本数の複合型であり，外形は長方形。以下mSLEs）を配置した角柱型ユニットを提案し，さらにユニット間の連結面で側面位置を入れ替えて屈折方向を転換することで３次元湾曲型の角柱シザーズ機構を提案した。ただし，ここで構成できる形状は対称性のある四角柱および三角柱に限られ，屈折転換方向が限定されるため，本年度はより形態の可能性を高めるために2種類の新たな構成方法を考案した。1つ目は，五角形以上の正多角形面を空隙面とする多角柱（対称面あり）であり，角数の増加により転換方向を滑らかにできる。2つ目は，シザーズ配置を非対称とするものであり，三角柱の場合（3面とも構成が異なる）でも，屈折方向が角の方向に限定されない。上記2種類いずれの構成も，pSLEsの部材構成をmSLEsと同様な複合型（2本以上の偶数本数）である。
2. 上述の構成は角柱型ユニットの空洞面同士を連結した軸伸縮機構であるが，連結箇所を側面同士とすることで曲面を構成する手法の研究も進めた。ここで用いるのは，外形が平行四辺形となる複合型シザーズである。展開後の曲面を指定とする場合，その曲面を多角形メッシュに分割し，メッシュ各辺に高さを持たせて平行四辺形の集合体を作成し，すべての面のシザーズ部材の立ち上がり角度が同一とした複合型シザーズを配置する手法である。曲率変化が大きくない範囲となるが，任意曲面を作成ができる。
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