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階層モジュラー構造物の構造概念と力学特性に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17360413
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

樋口 健 (2007)  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (60165090)

名取 通弘 (2005-2006)  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (00013722)

研究分担者 岸本 直子  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 招聘開発員 (60450714)
奥泉 信克  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助教 (10321564)
樋口 健  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助教授 (60165090)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
16,700千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 1,500千円)
2007年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2006年度: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円)
2005年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
キーワード宇宙構造物 / 構造工学 / 幾何学 / 制御工学 / モデル化 / 階層構造物 / モジュール構造物 / モジュラー構造物 / 階層モジュラー構造物 / 構造物システム / 構造形態 / 自己相似 / 回転写像 / 相互作用
研究概要

本研究では、将来のよりよい構造物システム構築のために、構造物に要求される基本的な特性を整理検討し宇宙などの極限環境における大型あるいは複雑な構造物システムに対応できる階層モジュラー構造物の構造概念を提示して、その有用性を明らかにしてきた。
その概念に基づき構造物システムにおける時間的複合構造物としての要求に対応するために、モジュールを増殖させて構造物システムを構築する。具体的には、最初に幾つかのモジュールを組み合わせた第1世代の構造物を構成し、次にはその第1世代の構造物を新たなモジュールと見なして複数の第1世代の構造物を組み合わせて第2世代の構造物を作る。それらを順次繰り返して階層的に構造物システムを拡大構成していこうとするのが基本的な考え方であり、幾何学的対称性に基づいた系統的な手法を提示した。
さらに階層モジュラー構造物におけるモジュール間の相互作用を利用した制御のあり方を検討し、その有効性を数値計算によって示した。また階層モジュラー構造物の構築において、構造物の構造物システムと組立システムを分散化して、モジュール化した構造物と組立作業ロボットを統合したより柔軟な自動組立システムを提案した。個々のモジュールに単純な建造機能を持たせた多数の均質なモジュールからなる宇宙構造物の自動組立の概念について考察し、その特徴を明確にするとともに、基本的な課題である組立完了までのモジュールの移動手順計画(自己組立の動作計画)に関するアルゴリズムを提案した。また二次元の正六角形状のモジュールにより頂点を軸に回転移動しつつ初期に集積していた状態から目的形状を構成しようとする場合を例にしたシミュレーションによりその有効性を示した。将来の本格的な宇宙構造物システムを想定した階層モジュラー構造の自己組立が可能であることを明確にするため、ハードウェアモデルを製作し、基本的な動作実証をおこなった。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (25件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (20件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Coupling between Structural Deformation and Attitude Motion of Large Planer Space Structures Suspended by Multi-Tethers2007

    • 著者名/発表者名
      K.Ishimura and K.Higuchi
    • 雑誌名

      Acta Astronautica Vol.60(8-9)

      ページ: 691-710

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Systems with Elements of Folk Art2007

    • 著者名/発表者名
      N.Kishimoto and M.C.Natori
    • 雑誌名

      Forma Vol.22(1)

      ページ: 65-74

    • NAID

      10020017907

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分散制御によるケーブルネットワーク構造の振動制御2007

    • 著者名/発表者名
      西尾真由子・田中宏明・岸本直子, 名取通弘
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会誌 Vol.55,No.644

      ページ: 411-417

    • NAID

      10020089721

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupling between Structural Deformation and Attitude Motion of Large Planar Space Structure Suspended by Multi-Tethers2007

    • 著者名/発表者名
      K. Ishimura and K. Higuchi
    • 雑誌名

      Acta Astronautica Vol.60(8-9)

      ページ: 691-710

    • NAID

      120000970098

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Systems with Elements of Folk Art2007

    • 著者名/発表者名
      N. Kishimoto and M. C. Natori
    • 雑誌名

      Forma Vol.22(1)

      ページ: 65-74

    • NAID

      10020017907

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coupling between Structural Deformation and Attitude Motionof Large Planer Space Structures Suspended by Multi-Tethers2007

    • 著者名/発表者名
      K.Ishimura and K.Higuchi
    • 雑誌名

      Acta Astronautica Vol.60(8-9)

      ページ: 691-710

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Systems with Elements of Folk Art2007

    • 著者名/発表者名
      NKishimoto and M.C.Natori
    • 雑誌名

      Forma Vol.22(1)

      ページ: 65-74

    • NAID

      10020017907

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分散制御によるケーブルネットワーク構造の振動制御2007

    • 著者名/発表者名
      西尾 真由子・田中 宏明・岸本 直子, 名取 通弘
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会誌 Vol.55,No.644

      ページ: 411-417

    • NAID

      10020089721

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Structures and Their Geometrical Configurations for Future Large Space Structures2006

    • 著者名/発表者名
      N.Kishimoto and M.C.Natori
    • 雑誌名

      Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures Dec2006

      ページ: 303-309

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Structures and Their Geometrical Configurations for Future Large Space Structures2006

    • 著者名/発表者名
      N. Kishimoto and M. C. Natori
    • 雑誌名

      Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures 39052

      ページ: 303-309

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Structures and Their Geometrical Configuration for Future Large Space Systems2006

    • 著者名/発表者名
      N.Kishimoto, M.C.Natori
    • 雑誌名

      Journal of the International Association for Shell and Spatial Strucures Vol.47, No.3

      ページ: 303-309

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 生物の形態変化の観察に基づく膜面構造モデルの展開挙動に関する研究2006

    • 著者名/発表者名
      岸本直子, 橋元賢志, 名取通弘, 宮崎康行
    • 雑誌名

      膜構造研究論文集2006 NO.20

      ページ: 59-64

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Hierarchical Self-Assembly Planning of Modular Structure Systems2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ukegawa, M.C.Natori
    • 雑誌名

      25th International Space and Technology Symposium

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] New Deployble Membrane Structure Models Inspired by Morphological Changes in Nature2006

    • 著者名/発表者名
      N.Kishimoto, M.C.Natori, K.Higuchi, K.Ukegawa
    • 雑誌名

      47th AIAA/ASME/AHS/ ASC Strucutes, Structural Dynamics, and Materials Conference

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Adaptability in Structure Systems and Beyond2006

    • 著者名/発表者名
      M.C.Natori, N.Kishimoto, K.Higuchi, K.Ukegawa
    • 雑誌名

      The 16th Int'l.Conf. Adaptive Structures and Technologies

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Structures with Elements of Folk Art2006

    • 著者名/発表者名
      N.Kishimoto, M.C.Natori
    • 雑誌名

      International Symposium on Katachi/Form in Folk Art

    • NAID

      10018301748

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Self-Assembly of Hierarchical Modular Structure Systems2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ukegawa, M.C.Natori
    • 雑誌名

      16th Int'l. Conf. Adaptive Structures and Technologies Oct. 2005, Paris, France (CD Rom)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a High Precision Deployable Modular Antenna for the Next Space VLBI Mission2005

    • 著者名/発表者名
      M.C.Natori, H.Hirabayashi, Y.Murata, S.Iikura, Y.Tsukumo
    • 雑誌名

      56th Int'l. Astronautical Congress, Oct. 2005, Fukuoka IAC-05-C2.1.B.01 (CD Rom)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Finite element analysis of flexible membranes with deep folds2005

    • 著者名/発表者名
      K.Nakashino, M.C.Natori
    • 雑誌名

      Proc. 5th International Conference on Computation of Shell and Spatial Structures, June 2005, Salzburg (CD Rom)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 複雑な構造物の自己組立2005

    • 著者名/発表者名
      請川克之, 名取通弘
    • 雑誌名

      第47回構造強度に関する講演会講演集 July,2005

      ページ: 210-212

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 昆虫の羽化観察によるインフレータブル展開膜面構造物モデルの提案2005

    • 著者名/発表者名
      岸本直子, 請川克之, 名取通弘, 樋口健
    • 雑誌名

      第47回構造強度に関する講演会講演集,July,2005,金沢

      ページ: 237-239

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 複合膜面構造の展開解析2005

    • 著者名/発表者名
      橋元賢志, 岸本直子, 宮崎康行, 名取通弘
    • 雑誌名

      第49回宇宙科学技術連合講演会講演集,Nov.2005,広島 (CD Rom)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Structures and Their Mechanical Characteristics

    • 著者名/発表者名
      N.Kishimoto, and M.C.Natori
    • 雑誌名

      Mechanics of Materials (in printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Structures and Their Mechanical Characteristics

    • 著者名/発表者名
      N. Kishimoto and M. C. Natori
    • 雑誌名

      Mechanics of Materials (in printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hierarchical Modular Structures and Their Mechanical Characteristics

    • 著者名/発表者名
      N.Kishimoto, and M.C.Natori
    • 雑誌名

      Mechanics of Materials (in printing)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 自律分散モジュールで構成される宇宙構造物システムに関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      岸本直子・請川克之・樋口健・名取通弘
    • 学会等名
      第20回自律分散システムシンポジウム
    • 発表場所
      上諏訪温泉浜の湯
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 自律秀散モジュールで構成される宇宙構造物システムに関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      岸本 直子・請川 克之・樋口 健・名取 通弘
    • 学会等名
      第20回自律分散システムシンポジウム
    • 発表場所
      上諏訪温泉浜の湯
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] モジュール型宇宙構造物の自己組立システムにおけるハードウェアデザイン2007

    • 著者名/発表者名
      請川克之, 岸本直子, 樋口 健, 名取通弘
    • 学会等名
      第51回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 密封型マルチセルインフレータブルシリンダーの基礎実験2007

    • 著者名/発表者名
      石村康生, 樋口 健, 渡辺和樹
    • 学会等名
      第51回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] FUNDAMENTAL CHARACTERISTICS OF MULTI-CELLULAR INFLATABLE SPACE STRUCTURES2007

    • 著者名/発表者名
      K.ISHIMURA and K.HIGUCHI
    • 学会等名
      STRUCTURAL MEMBARNES 2007, International Conference on Textile Composites and Inflatable Structures, An IACM Special InterestConference
    • 発表場所
      Barcelona,Spain.
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Fundamental Characteristics of Multi-Cellular Inflatable Space Structures2007

    • 著者名/発表者名
      K. Ishimura and K. Higuchi
    • 学会等名
      Structural Membranes 2007
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] FUNDAMENTAL CHARACTERISTICS OF MULTI-CELLULAR INFLATABLE SPACE STRUCTURES2007

    • 著者名/発表者名
      K.ISHIMURA and K.HIGUCHI
    • 学会等名
      STRUCTURAL MEMBARNES 2007, International Conference on Textile Composites and Inflatable Structures, An IACM Special Interest Conference
    • 発表場所
      Barcelona, Spain.
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Hierarchical Modular Structures with Elements of Folk Art2006

    • 著者名/発表者名
      N.Kishimoto and M.C.Natori
    • 学会等名
      International Symposium on Katachi/Form in Folk Art
    • 発表場所
      Osaka,Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Adaptability in Structure Systems and Beyond2006

    • 著者名/発表者名
      M.C.Natori, N.Kishimoto, K.Higuchi, and K.Ukegawa
    • 学会等名
      16th International Conference on Adaptive Structures and Technologies (ICAST2006)
    • 発表場所
      Taipei,Taiwan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Deadlock Resolution in Self-Assembly of Modular Structure Systems2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ukegawa and M.C.Natori
    • 学会等名
      2006 IEEE/RSJ Int'1. Symp. Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • 発表場所
      Beijing,China
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Concepts of Morphological Changes in Artifacts and Bio-Systems2006

    • 著者名/発表者名
      M.C.Natori, N.Kishimoto, K.Ukegawa and K.Higuchi
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Intelligent Artifacts & BIO-systems and Smart Materials for Engineering & Biomedical Application (INABIO/SMEBA 2006)
    • 発表場所
      KAIST Daejeon,Korea.
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Hierarchical Self-Assembly Planning of Modular Structure Systems2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ukegawa and M.C.Natori
    • 学会等名
      ISTS 2006-f-21, 25th Int'1. Symp. Space Technology and Science (ISTS)
    • 発表場所
      Kanazawa,Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Hierarchical Modular Structures with Elements of Folk Art2006

    • 著者名/発表者名
      N. Kishimoto and M. C. Natori
    • 学会等名
      International Symposium on Katachi/Form in Folk Art
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Adaptability in Structuie Systems and Beyond2006

    • 著者名/発表者名
      M. C. Natori, N. Kishimoto, K. Higuchi, and K. Ukegawa
    • 学会等名
      16th International Conference on Adaptive Structures and Technologies
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Deadlock Resolution in Self-Assembly of Modular Structure Systems2006

    • 著者名/発表者名
      K. Ukegawa and M. C. Natori
    • 学会等名
      2006 IEEE/RSJ International Symposium on Intelligent Robots and Systems
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Concepts of Morphological Changes in Artifacts and Bio-Systems2006

    • 著者名/発表者名
      M. C. Natori, N. Kishimoto, K. Ukegawa, and K. Higuchi
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Intelligent Artifacts & BIO-Systems
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Hierarchical Self-Assembly Planning of Modular Structure Systems2006

    • 著者名/発表者名
      K. Ukegawa and M. C. Natori
    • 学会等名
      25th International Symposium on Space Thechnology and Science
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] マルチセルインフレータブル構造によるテンセグリティシステム2005

    • 著者名/発表者名
      石村康生, 樋口 健
    • 学会等名
      第21回宇宙構造・材料シンポジウム
    • 発表場所
      相模原
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Self-Assembly of Hierarchical Modular Structure Systems2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ukegawa and M.C.Natori
    • 学会等名
      16th Int'1. Conf. Adaptive Structures and Technologies (ICAST)
    • 発表場所
      Paris,France
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Self-Assembly of Hierarchical Modular Structure Systems2005

    • 著者名/発表者名
      K. Ukegawa and M. C. Natori
    • 学会等名
      16th International Conference on Adaptive Structures and Technologies
    • 発表場所
      Paris, France
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 展開構造物及びその展開方法2005

    • 発明者名
      樋口 健, 名取通弘, 岸本直子, 請川克之
    • 権利者名
      樋口 健, 名取通弘, 岸本直子, 請川克之
    • 出願年月日
      2005-07-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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