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自己折り機構を持つ空間構造物の設計手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H06106
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 建築構造・材料
研究機関東京大学

研究代表者

舘 知宏  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (50586740)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード折紙工学 / 自己折り / 展開構造 / 空間構造 / セル材料 / 折紙メタマテリアル / origami / deployable structure / cellular material / 折紙 / プログラマブルマター / 分岐 / 展開図 / 自己組み立て / 建築構造・材料 / 機構学 / 建築構造 / 計算幾何
研究成果の概要

本研究は、軽量でかたい機能的な空間構造物を、自己折りで製造可能とすることを目的とする。自己折りとは、シート材料にパターンを組み込むことで、自律的な折り変形を通して立体化する製造プロセスであり、複数の部品を立体状態で組み立てる必要がなくなる。
本研究では、自己折りの理論を初めて確立し、その制御方法を導いた。さらに、幾何学的考察、デザインシステム実装、試作のプロセスを通して、一つの平面状態から複数の立体形状に折り変形する構造システム、複数の状態をスイッチする新規の折紙空間構造、平面上のパターニングで生産できる仮設構造物を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、自己折りの実験例はあったが、なぜ自己折りできるのか、あるいは失敗するのかの裏付けはなく、試行錯誤に頼るほかなかった。本研究は初めて自己折りの理論を確立し制御可能とするための道を開拓した。得られた新規折紙構造は、折り畳んだ状態で製造し短時間で展開・リユース可能な仮設建築物の実現、複数の形状に再プログラム可能な構造物やロボット開発、特殊な弾性特性をもつ新規の材料開発につながる展望がある。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (14件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 16件、 招待講演 7件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] Adobe/MIT/UC Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Innsbruck(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Stuttgart(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Stuttgart(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Innsbruck/TU Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] MIT/University of California, Berkeley/Pratt Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Bologna(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学/ウェスタンニューイングランド大学/ジョージア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] インスブルック大学/ウィーン工科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] シュトゥットガルト大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Innsbruck(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/Western New England University/NASA(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Stuttgart(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Waterloo(カナダ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Self-foldability of monohedral quadrilateral origami tessellations2018

    • 著者名/発表者名
      Thomas C. Hull and Tomohiro Tachi
    • 雑誌名

      Origami7: Proceedings of the 7th International Meeting on Origami Science, Mathematics, and Education,

      巻: 2 ページ: 521-532

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Conic Crease Patterns with Reflecting Rule Lines2018

    • 著者名/発表者名
      Erik D. Demaine, Martin L. Demaine, David A. Huffman, Duks Koschitz, and Tomohiro Tachi
    • 雑誌名

      Origami7: Proceedings of the 7th International Meeting on Origami Science, Mathematics, and Education,

      巻: 2 ページ: 573-590

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Edge Extrusion Approach to Generate the Extruded Miura-Ori and Double Tiling Patterns2018

    • 著者名/発表者名
      Kai Suto, Akito Adachi, Tomohiro Tachi and Yasushi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Origami^7: Proceedings of the 7th International Meeting on Origami Science, Mathematics, and Education

      巻: 2 ページ: 435-450

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Designing Self-Blocking Systems With Non-Flat-Foldable Degree-4 vertices2018

    • 著者名/発表者名
      Riccardo Foschi, and Tomohiro Tachi
    • 雑誌名

      Origami7: Proceedings of the 7th International Meeting on Origami Science, Mathematics, and Education

      巻: 3 ページ: 795-810

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dual Tiling Origami2018

    • 著者名/発表者名
      Akito Adachi, Tomohiro Tachi and Yasushi Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal for Geometry and Graphics

      巻: 22 ページ: 269-281

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-foldability of Rigid Origami2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi and Thomas C. Hull
    • 雑誌名

      Journal of Mechanisms and Robotics

      巻: 9 号: 2 ページ: 9-9

    • DOI

      10.1115/1.4035558

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Geodesic Folding of Tetrahedron2019

    • 著者名/発表者名
      Seri Nishimoto, Takashi Horiyama, Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      Symmetry 2019: Art and Science -11th Congress and Exhibition
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Designing Folding Motion of Origami Using Quadrilateral Boundary Modules2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Miyajima, Charles Hoberman, Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      Symmetry 2019: Art and Science -11th Congress and Exhibition
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジオデシック四面体2019

    • 著者名/発表者名
      西本清里 堀山貴史 舘知宏
    • 学会等名
      第26回折り紙の科学・数学・教育 研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 四辺形分割を用いた動く立体の構成手法2019

    • 著者名/発表者名
      宮嶌祐生、舘知宏
    • 学会等名
      第26回折り紙の科学・数学・教育 研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Minimal Ununfoldable Polyhedron2019

    • 著者名/発表者名
      Hugo A. Akitaya,Erik D. Demaine, David Eppstein, Tomohiro Tachi and Ryuhei Uehara
    • 学会等名
      JCDCGGG 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bi-layer Thick Rigid Origami Vault2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi,Kensuke Ando,Mizuki Shigematsu, Toshiyuki Morishima
    • 学会等名
      IASS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lightweight Rigidly Foldable Canopy Using Composite Materials2019

    • 著者名/発表者名
      Kensuke ANDO, Bunji IZUMI, Mizuki SHIGEMATSU, Hiroki TAMAI, Jun MATSUO, Yuki MIZUTA, Takeshi MIYATA, Jiro SADANOBU, Kai SUTO, Tomohiro TACHI
    • 学会等名
      IASS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一定厚のパネルで構成される二方向平坦折り可能な剛体折紙2019

    • 著者名/発表者名
      下田悠太、舘知宏、佐藤淳
    • 学会等名
      第27回折り紙の科学・数学・教育 研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 複層の樹脂サンドイッチパネルによる剛体折紙アーチ2019

    • 著者名/発表者名
      舘知宏、安藤顕祐、重松瑞樹、森島敏之
    • 学会等名
      第27回折り紙の科学・数学・教育 研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 安藤顕祐、出水文二、重松瑞樹、玉井宏樹、松尾淳、水田悠生、宮田武志、定延治朗、須藤海、舘知宏2019

    • 著者名/発表者名
      複合材を用いた軽量折紙展開構造物
    • 学会等名
      第27回折り紙の科学・数学・教育 研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Geometric Problems in Structural Origami2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      The 7th International Meeting on Origami in Science, Mathematics and Education (7OSME)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural Morphology in Origami2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      Keynote Speech, Symposium of the International Association for Shell and Spatial Structures 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 1-DOF Structure Folding into Multiple Polyhedra2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi and Takashi Horiyama
    • 学会等名
      the 7th International Meeting on Origami Science, Mathematics, and Education
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thick Rigid Origami with Parallel Double Creases2018

    • 著者名/発表者名
      omohiro Tachi and Thomas Hull
    • 学会等名
      the 7th International Meeting on Origami Science, Mathematics, and Education
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Double-line rigid origami2017

    • 著者名/発表者名
      Thomas C. Hull and Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      Asian Forum on Graphic Sicence (AFGS) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Origami Engineering2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      The International Bionics Summerschool B_CON2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Growth Form and Self-organisation 4: Form in art, toys and games2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      Computational Origami Design
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 構造折紙とコンピュテーショナル・デザイン2017

    • 著者名/発表者名
      舘知宏
    • 学会等名
      第12回 コロキウム構造形態の解析と創生 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Zero-Area Reciprocal Diagram of Origami2016

    • 著者名/発表者名
      Erik Demaine, Martin Demaine, David Huffman, Thomas Hull, Duks Koschitz, Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      IASS 2016 Annual International Symposium
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computational Design of Rigid Origami2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      he 19th Japan Conference on Discrete and Computational Geometry, Graphs, and Games (JCDCG3 2016)
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2016-09-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Self-foldability of Rigid Origami2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi and Thomas C. Hull
    • 学会等名
      ASME IDETC/CIE 2016 Symposium of Origami-Based Engineering Design
    • 発表場所
      Charlotte (USA)
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Designing Rigidly Foldable Origami Structures2016

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Tachi
    • 学会等名
      ASME IDETC/CIE 2016 Symposium of Origami-Based Engineering Design
    • 発表場所
      Charlotte (USA)
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Origami Lab

    • URL

      http://origami.c.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Tokyo-Berkeley Symposium / Workshop "Forms in Nature and Art"2019

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Structural Origami 20182018

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-01-28  

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