工学との融合によるデザイン可能性の拡張－CFRPの特性を引出す新機能製品デザイン
| Project/Area Number |
17H01945
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Design science
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
大渕 慶史 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (10176993)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯田 晴彦 崇城大学, 芸術学部, 教授 (10448516)
坂本 英俊 同志社大学, 理工学部, 教授 (10153917)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 工業デザイン / プロダクトデザイン / ユニバーサルデザイン / 複合材料 / CFRP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)材料と工法および解析手法の検討
研究初年度の計画に遅れが生じていた複合材料の強度評価手法および解析手法の検討について引き続き実施した．単純形状の板構造だけではなく複雑な構造における挙動を観察するためパイプ構造についても積層構造を様々に変化させた試験片を製作し，実験により広範囲に変化する材料特性の関係を詳細に求めた．また，以前より提案している積層構造を有効に再現する簡易モデルによるシミュレーションで様々な形状や構造に対しての挙動を求め，実験との比較により再現精度を検証した．それらの成果を国際会議にて公表した．
(2)デザイン要素の検討
上記と並行してデザイン要素の検討を行った．日常で使用する製品のデザイン要素としては，生物学的特性，心理的特性，技術的要素，社会的要素があるが，現段階では技術的要素を検討した．特に構造は効果的なスタイリングの要素ともなるため，剛性・柔軟性のほか，機動性や操作性などの機能を実現する構造として，単純な板形状だけではなく中空パイプ形状，折り構造について検討した．本研究で主な対象として車椅子に関しては，プロダクトデザイナーである研究分担者がデザインしたモノコック構造の車椅子座面についての人体との実際の接触状態を評価するため実機サイズの模型による計測と感性評価を行った．この成果の一部は国際会議で公表している．さらにこの結果を基に，デザイン要素としての形状・構造，剛性・柔軟性，および人体適合性評価のための試作品形状の検討，モデリング，製作方法の検討を行い，試作を行った．これを用いて今後，試作品の評価を行う必要がある．
(3)人体および機器の動作解析
人体と対象物の動作の解析のため，既存のモーションキャプチャと筋電位計測装置により高齢者用の立ち上がり動作支援機能を持つ椅子の評価を実施した．成果の一部は国際会議にて公表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成31年1月までに，デザイン要素の評価・検討を終え，本研究で主な対象として車椅子の試作品形状の検討，試作品形状のモデリング，製作方法の検討を行い，平成31年3月までに試作，試作品評価を行う予定であった．しかし，医療・福祉関係の専門家から人体適合性を評価するための形状決定までに行なったデジタルモデルと縮尺模型による検討について，人体との実際の接触状態が評価できないため不十分であることの指摘を受けた．研究遂行上，実機サイズの模型による計測が不可欠であるため，試作品製作のための形状検討の手法を新たに開発する必要が生じ，試作の実施と評価に遅延が生じた．
令和元年中には，プロダクトデザイナーである研究分担者がデザインしたモノコック構造の車椅子座面についての人体との実際の接触状態を評価するため実機サイズで製作した模型に対して被験者による接触状態の計測と感性評価を行うことができたが，形状・構造，剛性・柔軟性，および人体適合性評価のための試作品形状の検討，モデリング，製作方法の検討にも時間を要したため，試作までが完了している．これを用いて今後，試作品の評価を行う必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に遅れが生じている，デザイン要素の検討および試作品による評価を行うとともに，以下の計画を推進する．
(1)対象とする屋外用車椅子の機能および構造の検討
研究開始時においては，屋外用車椅子の対象を障がい者を主に想定していたが，我が国の高齢社会を考えると，高齢者の最も問題となる点は意識の高さに反して身体機能の衰えが先んずるため，足の弱化にともない屋外活動が困難になることが挙げられる．そこでQOLの充実のためには足の弱った高齢者が積極的に屋外で活動できる機能が効果的であるとの考えに至った．今回，開発する車椅子に対して，高齢者が最も必要とする立ち上がり動作支援機能をもたせることを目的の種に置き，それを実現する機能と構造を検討する．
(2) 製作方法の検討と拡張性の検討
デザイナーによるフォルムおよび製品に必要な機能を実現する形状と構造が決定した次の段階では，試作と評価により，実際に製作する手法・工法を検討し確立する必要が有る．CFRP 製品には数多くの工法があり，これによっても強度や柔軟性は大きく影響を受ける．航空機材料のボディーに使用されることで通常知られているオートクレーブ（圧力釜）工法は高強度材料を製作するためのものであるが，自由度が少なく高コストである．一方，型に真空で材料を押し付ける真空成型法や手作業で積層するハンドレイアップは製品の形状や構造の自由度が非常に高い．更に中空構造や内部にリブを取り付けた構造など，一体成型で製作が出来ないような形状も作成することが可能である．しかし，製作する製品に応じて工法が確立されているわけではないため，試作の前段階においてはモデリングとシミュレーション評価により製品化の可能性を確認する．
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
