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空間曲線を折り目に持つ折紙の形状設計および変形シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 19K12677
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分90010:デザイン学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

三谷 純  筑波大学, システム情報系, 教授 (40392138)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード折り紙 / 形状モデリング / 可展面 / 曲面 / 折紙 / 曲線折り
研究開始時の研究の概要

紙のように平坦で厚さが小さく伸縮しない素材を「折る」ことで、意図した形を作り出す手法に関する研究を行う。初期入力として展開図上に与えられた曲線を折ることで、どのような形状の変化を経て最終的な形状に変化するかを可視化するソフトウェアを開発し、複数の折り目の相互関係や、自己交差の回避手法などを明らかにすることを目指す。本研究によって、「折り」による新しい造形の可能性を広げることを実現する。

研究成果の概要

空間曲線での折りを含む可展面の形状の設計支援を目指して主に以下の3つの課題に取り組んだ。(1)平面上に配置された折り目情報および形状生成に必要なパラメータ指定に基づいて折った後の立体形状を生成するシステムの開発、(2)変形過程をシミュレートし、折った後の立体形状を得るためのシステムの開発、および(3)対話的な操作で折り形状を操作する手法。いずれも、滑らかな曲面を平面四角形の集合に離散化することで行われている。これらの各種手法を通して、曲線折り形状を生成、操作、解析するための基盤づくりに貢献した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

曲線の折り目を持つ可展面形状の設計、操作、解析に貢献するものであり、これまで計算機で設計可能とされてきた折り紙の形状のすそ野を大きく広げるものである。曲線で折ることは、すなわち平坦に折りたためないことを意味するため、ものをコンパクトに折りたたむ用途には適用できないが、金属板など工業的に広く用いられている素材を折るだけで作れる形状の設計対象が広がることによって、これまでにないデザインを活用した製品設計など、新しい応用が生まれるものと期待できる。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Fitting Single Crease Curved-Fold Model to the User Specified Points2021

    • 著者名/発表者名
      Yuka Watanabe, Jun Mitani
    • 雑誌名

      Computer-Aided Design and Applications

      巻: 19 号: 2 ページ: 387-404

    • DOI

      10.14733/cadaps.2022.387-404

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of Folding Motion of Rotationally Symmetric Curved Folding2019

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Yuka、Mitani Jun
    • 雑誌名

      Computer-Aided Design and Applications

      巻: 17 号: 3 ページ: 513-524

    • DOI

      10.14733/cadaps.2020.513-524

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 軸対称性を持つ立体折り紙の制作時に生じる誤差を考慮した展開図補正法2022

    • 著者名/発表者名
      廣瀬智也, 三谷純
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2022年度 年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 平面上でのruling配置と折り角指定による可展面形状制御インタフェース2022

    • 著者名/発表者名
      西澤郁弥, 三谷純
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2022年度 年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Fitting Single Crease Curved-Fold Model to the User Specified Points2021

    • 著者名/発表者名
      Yuka Watanabe, Jun Mitani
    • 学会等名
      the 18th annual International CAD Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 曲線折りに関する最近の研究の紹介2021

    • 著者名/発表者名
      三谷純
    • 学会等名
      折り紙の科学を基盤とする アート・数理 および工学への応用Ⅱ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Frontier of Origami Science2021

    • 著者名/発表者名
      三谷純
    • 学会等名
      24th Asia and South Pacific Design Automation Conference
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 曲線折り設計支援ツールの改良2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺優香,三谷純
    • 学会等名
      第29回折り紙の科学・数学・教育研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ピローボックスに見られる折り線の形と容積に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      三谷純
    • 学会等名
      第29回折り紙の科学・数学・教育研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Rulingの交差を考慮した曲線折りの形状モデリング手法2020

    • 著者名/発表者名
      大橋芳,三谷純
    • 学会等名
      第28回折り紙の科学・数学・教育研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Ruling配置の推定による曲線折りを含む展開図の折りのシミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木好祐,三谷純
    • 学会等名
      第28回折り紙の科学・数学・教育研究集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] '曲線折りによる造形 -ピローボックスに関する考察 -2020

    • 著者名/発表者名
      三谷純
    • 学会等名
      MIMS 現象数理学研究拠点 共同研究集会 折り紙の科学を基盤とするアート・数理 および工学への応用研究
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 折り紙の形状モデリングのための様々なアプローチ2020

    • 著者名/発表者名
      三谷純
    • 学会等名
      精密工学会 第409回 講習会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Science, Art and Kansei of Origami2020

    • 著者名/発表者名
      三谷純
    • 学会等名
      The 2020 International Conference on Kansei Engineering and Emotion Research
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 曲線折りを含む展開図からの 3 次元形状復元を目的とした Ruling 配置の推定2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木 好祐, 金森 由博, 三谷 純
    • 学会等名
      日本応用数理学会2019年度年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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