タコのように自由に動く3Dプリント望遠鏡

タコのように自由に動く3Dプリント望遠鏡
自由曲面製品の製造に適した 3D プリントの特性により、私たちにとって魔法の箱が開かれました。この世の製品をもっと楽しく、想像力豊かにしましょう。カーネギーメロン大学の研究者たちは、特に曲線経路に沿って伸縮自在の構造物を作成するための新しい方法の改良に取り組んでいます。 Antarctic Bearによると、彼らは最近、数学的アルゴリズムに基づいた新しいモデルを作成したとのこと。曲線に沿って自由に変化するこのモデリング作業は、望遠鏡の形で表示されます。

Christopher Yu、Keenan Crane、Stelian Coros は、最近発表した論文「伸縮構造の計算設計」でその研究結果を詳しく説明しています。


伸縮構造は、コンパクトで変更可能である必要があるアプリケーション シナリオの展開に適しています。しかし、現在まで、伸縮構造によってモデル化できる形状の種類に関する体系的な研究は行われておらず、伸縮構造の設計のための実用的なツールも存在しません。

カーネギーメロン大学は、部分的な螺旋空間曲線とねじれパルスに焦点を当てており、これを基にチームはユーザー向けの格納式構造システムの開発を続けました。ユーザーのスケッチとメッシュは曲線スケルトンを作成するために使用され、研究チームはその応用をアニメーションやロボット工学にまで拡大しました。

伸縮シェルの基本的な形状は、中間曲線と呼ばれる螺旋状の経路に沿ってスイープされたソリッド コアです。このような形状(下側)は、連続的な螺旋運動によってそれ自体でスライドできます。研究者らは、このテーマに関する研究はあまり行われていないものの、航空宇宙分野の研究者がこのモデリングアルゴリズムを使用してロボットや橋などのアプリケーションを開発する機会があると指摘している。これまでの研究は次のような点に重点を置いてきました。
- 展開可能な構造物
- コンパクトに収納
- 折り畳みを計算する
- 空間曲線の幾何学
- メッシュのスケルトン化

区分的スパイラル曲線を使用する場合、チームの目標は次のとおりでした。
- 密なサンプリングとしてポリラインが与えられた場合
- 熱流曲率による曲線の平滑化
- 曲線をセグメントに分割し、そのねじれの最適な近似値を計算で決定します。
- 各セグメントを伸縮シェルに変換します

チームは、曲率とねじれを組み込むことで最適化を実現できることを発見しました。曲線の端点のドリフト(他の曲線に接続する必要がある場合があります)は、螺旋近似の端点を特定の曲線の端点に合わせる回転と均一なスケーリングを見つけることによって回避できます。

チームは、望ましい結果を得るために 3D プリント方法の調整にも取り組む必要がありました。シェルの連結を維持し、各シェルを長くするために、シェルの半径に合わせて線形テープを作成する必要がありました。


今後、研究チームは現在のモデルに基づいて作業を継続します。改善目標には、幾何学的近似アルゴリズムの改善と、現在のジョイントの一部を伸縮式セパレーターに置き換えることが含まれます。このモデリングの価値は、伸長パルスとねじりパルスの機械的作動特性により、機械分野に自律的な展開可能性と制御可能性をもたらし、エンジニアリングやロボット工学のアプリケーションに適したものとなることです。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
MITの新しいソフトウェアは、3Dプリント可能な折りたたみ式ロボットを効率的に設計できる


自由曲面、伸縮構造計算設計

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