2015 Fiscal Year Research-status Report
折り紙の技術を産業へ活用するための形状設計手法に関する研究
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15K05754
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
三谷 純 筑波大学, システム情報系, 教授 (40392138)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 形状モデリング / 可展面 / 折り紙 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
折り紙の形状設計では、その数理モデルとして、紙の厚みをゼロと仮定することが一般的であるが、実世界においては素材の厚さを考慮する必要がある。そこで、この素材の厚みを考慮した、折り構造を持つ形状設計手法に関する研究を行った。素材が自由に変形する布や皮革のような柔物体と、そうではない厚板を基本とする剛体とで異なるが、厚みをゼロと仮定して設計した形状に対する幾何処理によって、素材の厚みを考慮した形状構築のための研究を行った。これは、対象構造に対するオフセットの付与と、適切な断面形状の算出によって実現した。さらに、折りの機構を与えるために、ヒンジ構造を設計形状に組み込むことを行った。厚さのある素材を任意方向に折り畳める機構を与えるためには、ダブルヒンジと呼ばれる構造が適切であると考え、それを組み込むための形状変形を行った。これらを、3Dプリンタで出力し、適切に稼働することを確認した。
また一方で、鉛直方向に力を加えることによって、平坦に折りたたみ可能な立体構造の設計手法に関する研究を行った。これは、ものを素早く折りたたむには、複雑な折り手順を踏むのではなく、上下方向から力を加えるだけで、簡単に折り畳めることが望まれるためである。軸対称な凸立体であれば、対称な切り込みを付与することで容易にこれを実現できるが、本研究では、非凸立体に対しても適用可能な手法を考案した。さらに、これらを組み合わせることで、より複雑な形状であっても、平坦に折りたたみできるような手法を考案し、ソフトウェアに実装した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた厚みの考慮については、剛体パネルの組み合わせをモデル化することで実現し、得られた形状をスチレンボードや3Dプリンタなどを用いた試作を通して、その妥当性を評価することを行った。また、ヒンジ構造を組み込むことで、折りたたみ操作が意図したとおりに稼働することを確認した。さらに、これらの形状を組み合わせることで、より複雑な形を折りたためることを確認した。これらの成果を論文にまとめ、投稿しているところであり、ほぼ予定通りに研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の進捗はおおむね予定通りであり、推進の方策もこれまで通り設計理論の考案とソフトウェアへの実装、試作を通した検証を行っていく予定である。成果がまとまった時点で、論文の執筆および、折り紙の技術の重要性を広く啓蒙するためのアウトリーチ活動などを行っていきたいと考えている。
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