2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25709001
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 展 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70550143)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 柔剛特性 / 可変機構 / 8回回転対称 / 正方セル |
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| Research Abstract |
多種多様な環境下に応じて剛性を自動調整できる構造が存在すれば，従来の枠組にはない機械・構造設計が可能となる．本研究では，可変剛性構造体の基礎研究として，異なる荷重条件下で剛性を受動的に切り替える「柔剛特性」という概念を提唱し，その具現化に注力する．
上記の目的に即して，平成25年度は，特殊な接合形態を有するD4不変な2次元可変機構構造を提案し，内部セルの連動回転に伴い当該構造が互いに45度に傾斜した関係にある2パターンの正方セルに変形する機構を数理的に証明した．そして，局所的な押し込みと大域的な押し込みの2種類の圧縮作用によって当該構造が双剛性特性を発現することを明らかにした．次に，提案した平面構造の2.5次元マクロ模型の設計に従事した．具体的には，基本ユニットのサイズを120x120x50(mm)とし，その構成は1組の中心軸穴加工部品と8組の四隅をヒンジ加工した正方形板，そして中心軸穴加工部品と正方形板をヒンジ連結する8組の板状継手とした．そして，9組分の当該基本ユニットを加工し，各端部をヒンジ連結する可変剛性構造体の作製計画を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画調書では，平成25年度中に2.5次元マクロ模型の設計開発を行い，圧縮試験によってその双剛性特性を測定する予定であったが，研究進捗状況はその設計段階が達成できたまでであった．その主な理由は，教育研究活動のエフォート値の調整を調書に記述した通りに実施できなかったためである．一方，研究の外部発信状況については，Proc. Royal Soc. Aで出版された論文が本英文誌の2013年にダウロードされた論文の中でTop10に選ばれた(http://rspa.royalsocietypublishing.org/site/misc/top_ten.xhtml(アクセス時間:2014/05/06))．研究論文の影響度を測る上でダウンロード数がもっとも重要な指標とはいえないが，即効的な注目度という観点から本論文は評価できる．以上を踏まえて，本研究の達成度を「(3)やや遅れている」と判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度では，はじめに平成25年度に設計した2.5次元マクロ模型の加工組立を行う．次に，当該構造の機構動作の確認を行い，連結部や部材間の干渉による摺動特性を評価する．予期せぬ摩擦負荷が発生した場合は，中心ピンの設計を見直し，スラスト方向の調整を行う．上記で低減した動摩擦係数をパラメータとして有限要素法を用いて圧縮解析を行い，当該模型の剛性予測を行う．並行して，押込試験を実施し，当該模型が実際に柔剛特性を示すかどうかを明らかにする．
本研究期間では，2.5次元マクロ模型の試験と並行して，3次元小型構造体模型の開発にも着手する．はじめに柔剛特性を具備した当該構造を幾何学的に3次元化に拡張する手法を考案する．そして，柔軟構造モデルに数値解析を実施し，考案した3次元構造が柔剛特性を示すかどうかを確認する．計画通りに進めば研究期間後期において3次元小型構造体模型の設計開発に取り組み，押込圧縮試験を実施する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
【現在までの達成度】で記述した通り，研究期間中に2.5次元マクロ模型の設計までしか達成しなかったため，当該構造の加工組立に割り当てていた研究経費を執行することができなかった．
平成26年度の研究期初は，2.5次元マクロ模型の加工組立に注力し，その研究費は前年度使用予定経費から支出する予定である．また，平成26年度の使用予定経費は，研究計画調書に記述した内容の通り，3次元小型構造体模型の開発経費に割り当てる予定である．また，本研究成果を発表するために，学会参加費／旅費および論文投稿費などを計上している．
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