CN107923571B - 可折结构物、以及可折结构物制造方法、可折结构物制造装置及记录介质 - Google Patents

可折结构物、以及可折结构物制造方法、可折结构物制造装置及记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种即使利用挠性的原料构成各面也能赋予刚性以抑制不均匀的伸缩的可折结构物、以及该可折结构物制造方法、制造装置及程序。一种可折结构物，其包括至少两个筒形结构，其特征在于，所述两个筒形结构具有相互共有的共有面的连续即共有面列，一方的所述筒形结构的所述共有面列的扭转特性与另一方的所述筒形结构的该共有面列的扭转特性为相反方向。

Description

可折结构物、以及可折结构物制造方法、可折结构物制造装置 及记录介质
技术领域
本发明涉及可折结构物、以及可折结构物制造方法、可折结构物制造装置及记录介质。
背景技术
以往，已知有能够在折叠状态与展开状态之间变形的可折结构物。
例如，在专利文献1中，公开了以称为三浦折叠的展开结构物为基本要素的容易折叠的筒形的折叠箱结构。
另外，在非专利文献1中，公开了一自由度的能够刚性弯折且具有平坦可折性的拱形状结构物。
另外，在非专利文献2中，公开了沿两个方向具有平坦可折性，由平坦的四边形的网状物构成的一自由度的能够刚性弯折的结构物。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-116566号公报
非专利文献
非专利文献1：Tomohiro Tachi,“Composite Rigid-Foldable Curved OrigamiStructure”,Proceedings of the First Conference Transformables 2013.In theHonor of Emilio Perez Pinero,18th-20th September,2013,School of Architecture,Seville,Spain EDITORIAL STARBOOKS.
非专利文献2：Tomohiro Tachi,“Freeform Rigid-Foldable Structure usingBidirectionally Flat-Foldable Planar Quadrilateral Mesh”,Advances inArchitectural Geometry 2010,pp87-102
发明内容
发明要解决的课题
然而，以往的可折结构物在各面为不挠曲的刚体时成为一自由度的机构而能够进行刚性弯折，但是在各面使用纸或塑料板、薄金属板等挠性的原料时，存在由于各面弯曲而产生不均匀的伸缩、无法维持刚性弯折变形模式的问题。
本发明是鉴于上述的问题点而作出的，提供一种即使是挠性的原料也能赋予刚性以抑制不均匀的伸缩的可折结构物、以及可折结构物制造方法、可折结构物制造装置及程序。
用于解决课题的方案
为了实现这样的目的，本发明的可折结构物包括至少两个筒形结构，其特征在于，所述两个筒形结构具有相互共有的共有面的连续即共有面列，一方的所述筒形结构的所述共有面列的扭转特性与另一方的所述筒形结构的该共有面列的扭转特性为相反方向。
另外，本发明的可折结构物以上述的可折结构物为基础，其特征在于，所述筒形结构在对展开状态与折叠状态进行转变时，绕所述共有面的折角的传播量在经由一方的所述筒形结构的情况下与经由另一方的所述筒形结构的情况下相等。
另外，本发明的可折结构物以上述的可折结构物为基础，其特征在于，所述共有面列是利用平行的棱线将所述各共有面连结的柱面，一方的所述筒形结构的壁面列贯通所述柱面而向另一方侧延长时，相对于与柱面正交的平面而与另一方的所述筒形结构的壁面列呈镜像对称。
另外，本发明的可折结构物以上述的可折结构物为基础，其特征在于，所述共有面列是任意的单曲面，关于与所述共有面列相邻的所述筒形结构的壁面列所成的四价顶点的内角，具有下述这样的所述内角，即，对角之和分别为180度或对角各自相等、且经由一方的所述壁面列的折角的传播量与经由另一方的所述壁面列的折角的传播量相等。
另外，本发明的可折结构物以上述的可折结构物为基础，其特征在于，所述两个筒形结构是三浦折叠筒形结构，一方的所述筒形结构与另一方的所述筒形结构在所述共有面列中由折线部分交错地啮合的拉链型配置来接合。
另外，本发明的可折结构物以上述的可折结构物为基础，其特征在于，在从折叠状态向展开状态转变时，到目前为止未相邻的所述筒形结构彼此能够相邻并接合，由此能够抑制向所述折叠状态的再转变。
另外，本发明的可折结构物以上述的可折结构物为基础，其特征在于，所述共有面列的面是由多个折线构成的概念上的面。
另外，本发明的可折结构物以上述的可折结构物为基础，其特征在于，所述可折结构物是折叠结构物或平坦可折结构物。
另外，本发明的可折结构物的制造方法的特征在于，包括：从生成面列生成具有两个壁面列的等价的可折结构的可折结构生成步骤；以及基于所述生成面列及所述两个壁面列，在所述生成面的两侧形成筒形结构的筒形结构形成步骤。
另外，本发明的可折结构物的制造方法以上述的可折结构物的制造方法为基础，其特征在于，所述可折结构生成步骤中，生成所述生成面列作为利用平行的棱线连结的柱面，相对于与所述柱面正交的平面，生成与任意的壁面列呈镜像对称的壁面列，通过将一方的所述壁面列贯通所述生成面列而延长，来生成所述等价的可折结构，所述筒形结构形成步骤中，通过向所述生成面列的两侧平行地偏置的面列和从所述各壁面列平行地偏置的面列，来形成所述筒形结构。
另外，本发明的可折结构物的制造方法以上述的可折结构物的制造方法为基础，其特征在于，所述可折结构生成步骤中，在具有所述生成面列和所述两个壁面列的所述可折结构的展开图中，关于各内部顶点的内角，以使对角之和为180度、且经由一方的所述壁面列的折角的传播量与经由另一方的所述壁面列的折角的传播量相等的方式决定所述内角，由此生成所述等价的可折结构，所述筒形结构形成步骤中，通过向所述生成面列的两侧平行地偏置的面列和从所述各壁面列平行地偏置的面列，来形成所述筒形结构。
另外，本发明的可折结构物的制造装置的特征在于，具备：从生成面列生成具有两个壁面列的等价的可折结构的可折结构生成机构；以及基于所述生成面列及所述两个壁面列，在所述生成面的两侧形成筒形结构的筒形结构形成机构。
另外，本发明的程序用于使计算机执行可折结构的生成方法，其特征在于，所述程序用于使计算机执行：从生成面列生成具有两个壁面列的等价的可折结构的可折结构生成步骤；以及基于所述生成面列及所述两个壁面列，在所述生成面的两侧形成筒形结构的筒形结构形成步骤。
发明效果
根据本发明，发挥如下效果：提供一种即使通过挠性的原料构成各面也能赋予刚性以抑制不均匀的伸缩的可折结构物、以及可折结构物制造方法、可折结构物制造装置及程序。
附图说明
图1中(A)是一个三浦折叠筒形结构、(B)是平行地配置的两个三浦折叠筒形结构、(C)是呈拉链型地配置的两个三浦折叠筒形结构的立体图。
图2是表示图1的俯视图(上段)及主视图(下段)的正投影图。
图3是表示在展开时未产生不均匀的变形的刚性弯折变形模式(上段的(a)、(b))和在展开时产生了不均匀的变形的扭转模式(下段的(c)、(d))的图。
图4是表示(B)平行配置的共有面列的扭转方向的图。
图5是表示(C)拉链型配置的共有面列的扭转方向的图。
图6是表示配置多个(C)拉链配置的筒形结构的、两方向平坦可折性的波型的夹层结构的图。
图7是表示赋予了刚性的能够刚性弯折的可折结构物的展开状态和折叠状态的图。
图8是表示由任意的单曲面的生成曲面(共有面列)得到的夹层结构的图。
图9是表示适用了本实施方式的制造装置100的结构的一例的框图。
图10是表示从图6的折叠结构提取出等价的折纸结构的3面列的阵列结构的图。
图11是表示基于平行面组的基本阵列结构和筒形结构的图。
图12是表示基于镜像对称面组的基本阵列结构和筒形结构的图。
图13是表示基于能够两方向平坦弯折条件的基本阵列结构和筒形结构的图。
图14是表示满足变形机构的适配性条件1、2、3时的各面的内角的关系的图。
图15是表示本实施方式的制造装置100的用于制造适配性条件2的可折结构物的处理的一例的流程图。
图16是表示对角之和成为180°的四价顶点的图。
图17是表示从生成面向各一侧即向两侧生成了面组的结构的例子的图。
图18是表示本实施方式的制造装置100的用于制造适配性条件3的可折结构物的处理的一例的流程图。
图19是表示拉链型配置结构(zipper)、平行配置结构(aligned)的悬臂梁结构的图。
图20是将横轴设为筒的伸缩率、将纵轴设为刚性而表示刚性相对于伸缩率的变化的坐标图。
图21是表示在筒的伸缩率分别为40％、70％、95％下，相对于YZ平面上的力的方向而言的刚性的坐标图。
图22是表示用于得到其他的结构物的实施方式的单位结构和筒形结构的图。
图23是表示可折结构物A、B、C的从折叠状态向展开状态的转变的图。
图24是表示可折结构物A、B、C的从折叠状态向展开状态的转变的图。
图25是表示使用了壁面的镜像反转的拱形结构的一例的图。
图26是表示图25的使用了壁面的镜像反转的拱形结构的弯折过程的图。
图27是表示使用了壁面的镜像反转的拱形结构的另一例的图。
图28是表示图27的使用了壁面的镜像反转的拱形结构的弯折过程的图。
图29是表示使用了镜像反转作为曲面状夹芯(curved sandwich core)的结构的一例的图。
具体实施方式
以下，基于附图，详细说明本发明的本实施方式的可折结构物、以及该可折结构物的制造方法、制造装置、程序及记录介质的实施方式。需要说明的是，没有通过该实施方式来限定本发明。
[1.可折结构物]
首先，以下说明本发明的可折结构物的实施方式，接下来，详细说明用于制造本实施方式的可折结构物的制造装置的结构及制造方法的处理等。需要说明的是，可折结构物(foldable structure)是能够折叠变形的结构物，例如是折叠结构物或平坦可折结构物(flat-foldable structure)或刚性可折结构物(rigid-foldable structure)。在此，图1中，(A)是一个三浦折叠筒形结构、(B)是平行地配置的两个三浦折叠筒形结构、(C)是呈拉链型地配置的两个三浦折叠筒形结构的立体图。图2是表示图1的俯视图(上段)及主视图(下段)的正投影图。
已知(A)三浦折叠筒形结构单体、及(B)将其平行配置的结构具有平坦地可折叠的平坦可折性，能够进行一自由度的刚性弯折。在此，能够刚性弯折的结构即“刚性可折结构”是指多个面由折线连接而构成的结构中的、在各面为不挠曲的刚体时成为能够连续变形的机构的结构。
然而，为了在展开时维持刚性弯折变形模式，需要避免各面扭转，即，各面的原料需要使用具有比较大的刚性的原料。换言之，在由薄材料制作(A)筒形结构单体或(B)平行配置结构的情况下，存在由于各面弯曲而产生不均匀的伸缩的问题。在此，图3是表示在展开时未产生不均匀的变形的刚性弯折变形模式(上段的图3(a)、(b))和在展开时产生了不均匀的变形的扭转模式(下段的图3(c)、(d))的图。
如上段的图3(a)、(b)所示，理想的情况是希望在展开时不产生不均匀的变形而能够维持刚性弯折变形模式。如果是刚体板的结构，由于其动作作为一自由度的机构进行联动，因此截面的变形均匀且截面对应于伸缩率而发生剪切变形(参照图3(b))。然而，现实的情况是，单体的筒形结构虽然实质上为平行四边形截面，但是该截面的剪切变形的量对应于伸缩量的变化而变化，由此产生面的扭转(参照图3(c))。对应于伸缩方向的伸缩率的变化而该截面的剪切变形的量变化，由此产生扭转(参照图3(d))。在此，图3(c)的箭头表示扭转方向，在相邻的各面列中，交替地沿正负的旋转方向产生扭转。这样，在板薄的情况或允许弯曲的情况等具有挠性的情况下，会产生该截面的变形在筒形的两端不一致的变形模式的变形。当存在这样的非均匀的变形时，会产生无法从端部对筒形进行驱动或者无法将端部固定而使其具有刚性等各种各样的问题。
本申请的发明者们鉴于这些问题进行了仔细研讨的结果是想出了本发明。即，本发明的一实施方式的可折结构物的特征在于，如图1(C)及图2(C)所示，一方的筒形结构和另一方的筒形结构不是进行平行配置，而是利用折线部分交错地啮合的拉链型配置来接合。这样的拉链型配置的可折结构物通过几何性的结构的组合能够防止不均匀的伸缩，能够维持刚性弯折变形模式。在此，图4是表示(B)平行配置的共有面列的扭转方向的图，图5是表示(C)拉链型配置的共有面列的扭转方向的图。
在两个筒形结构共有面时，伸缩率及伸缩率的斜度在两个管中被共有。因此，两个筒形结构产生非均匀的变形模式时，能够确认共有面的扭转模式。如图4所示，在以(B)平行配置将筒形结构组合的情况下，相对于伸缩率的斜度而言的扭转方向相等。因此，在(B)平行配置中，相对于伸缩率的斜度而言的扭转符号相等，容许非均匀的变形模式，会产生与(A)单体的筒形结构等同的不均匀的变形。
另一方面，如图5所示，在利用(C)拉链型配置将筒形结构组合的情况下，相对于伸缩率的斜度而言的扭转方向进行正负反转。这样，在本申请发明者们想出的(C)拉链型配置的可折结构物中，基于伸缩率的斜度引起的扭转在共有面列中反转的结果是：通过相互抵消扭转，由此抑制不均匀的变形模式，能够产生结构性的刚度(刚性)。
本申请发明者们进行了更仔细的研讨，发现了以该拉链型配置的筒形结构为基本结构来制造通常化形状的原理，该通常化形状维持了共有面列的扭转方向的反转的性质。即，发现了并不局限于三浦折叠筒形结构的组合，将该扭转方向的正负反转的原理广泛地通常化而能够制造各种形状。某截面位置处的平行四边形的剪切变形对应于该位置处的伸缩率，伸缩率的斜度产生共有面列的扭转的原理对于通常化了的形状也成立。因此，在通常化形状中，也着眼于共有面列的扭转反转的性质，能够发挥同等的功能性，即防止展开时的非均匀的变形那样的刚性。
需要说明的是，单体的筒形形状作为一例可以如下进行通常化。即，以由两对平行面组成的四个平面构成的筒为单位结构，可以做成通过将该单位结构利用截面连结而制作的多面体筒形结构，也可以做成对其无限进行细分化而使其平滑的曲面筒结构。平滑的曲面筒结构是可以定义作为两对平行面在空间中能够移动的包络面的结构(参照非专利文献1)。本发明的通常化形状的实施方式是：这样的筒形结构与其他的筒形结构在多面体的情况下共有四边形面列，在曲面筒结构中共有单曲面的实施方式中的、两种筒形结构的伸缩引起的共有面列的变形机构一致的实施方式。在此，图6是表示配置多个(C)拉链配置的筒形结构的、两方向平坦可折性的波型的夹层结构的图。需要说明的是，共有面由灰色表示(在以下的图中也同样)。
在此，将如上所述截面的剪切变形相对于伸缩率的斜度变得非均匀而结构中的面朝向特有的方向扭转的性质称为扭转特性。如图6所示，在该夹层结构中，将波形的共有面列的上侧的筒形结构的扭转特性与波形的共有面列的下侧的筒形结构的扭转特性以正负反转的方式进行组合。因此，通过组合而在结构特性上被赋予刚性。需要说明的是，由于在决定组合之前共有面不存在，因此在可折结构物的生成过程中，有时将共有面(共有面列)称为“生成面(生成面列)”。在此，在本实施方式中，“面”不必为物理性的板状的面，只要是由多个折线构成的概念上的面即可，可以是例如由桁架结构或框架结构形成的结构上的面。
重要的是，在使壁面列从生成面列(共有面列)向上下侧突出时，需要使壁面列以在上侧与下侧进行凹凸反转的方式突出且使上侧的筒形结构和下侧的筒形结构在变形机构中适配(conformance)。在此，图7是表示被赋予了刚性的能够刚性弯折的可折结构物的展开状态和折叠状态的图。
在夹层结构的上侧的筒形结构和下侧的筒形结构中，如果不使变形机构适配，则无法如图7所示折叠。另一方面，如果使壁面列在上侧与下侧向同方向突出，则在上侧的筒形结构和下侧的筒形结构中，虽然能够使变形机构适配，但是这只不过是将单一结构平行配置，而结构的性质没有变化，因此无法赋予基于扭转方向的反转的刚性。关于解决该问题而得到几何学的参数的方法，在后文详细叙述。需要说明的是，图7示出将任意的柱面作为生成面列而作成的折叠结构的例子。在此，图8是表示由任意的单曲面的生成曲面(共有面列)得到的夹层结构的图。图8示出将任意的可展面作为生成面列而作成的可折结构物的一例。
根据本发明的通常化形状的实施方式，如图8所示对于展开状态和折叠状态进行转变时，绕共有面的折角的传播量在顺时针(顺着一方的壁面列的情况)和逆时针(顺着另一方的壁面列的情况)下相等，因此所折叠的结构不会产生矛盾而能够发挥可折性。而且，在共有面列的上侧与下侧，扭转方向进行正负反转，由此相互抵消扭转，作为结构的组合而被赋予刚性，从而能够抑制非均匀的伸缩。
以上，完成本实施方式的可折结构物的一例的说明。以下，也说明这样的展开时被赋予刚性的可折结构物的条件、结构、制造方法。需要说明的是，在以下的说明中，记载为自动进行的结构或处理也可以手动进行，记载为手动进行的结构或处理也可以自动进行。而且，在以下的实施方式中，例示出折纸结构或折叠结构作为可折结构的一例，但是可折结构并不局限于折纸结构或折叠结构，除了平坦可折结构、刚性可折结构之外，也可以是虽然无法平坦地折叠但是能够弯折变形的可折结构。因此，在本实施方式的说明中，可以将“折纸结构”这一记载替换称为“平坦可折结构”、“刚性可折结构”或“可折结构”来实施。而且，在本实施方式的说明中，可以将“折叠”这一记载替换称为“弯折变形”，将“折叠状态”另称为“弯折变形后的状态”。
[2.制造装置100的结构]
接下来，说明本实施方式的可折结构物的制造装置100的结构。图9是表示适用了本实施方式的制造装置100的结构的一例的框图，仅概念性地示出该结构中的与本实施方式相关的部分。需要说明的是，制造装置100也可以具备公知的计算机辅助设计(ComputerAided Design)的机构。
在图9中，制造装置100概略性地具备如下部分：对制造装置100的整体进行总体控制的CPU等控制部102、与连接于通信线路等的路由器等通信装置(未图示)相连接的通信控制接口部104、与输入部112或输出部114连接的输入输出控制接口部108、以及储存各种数据库或表等的存储部106，上述各部分经由任意的通信信道而能够通信地连接。
储存于存储部106的各种数据库或表(几何参数存储部106a等)是硬盘装置等存储机构，储存各种处理使用的各种程序、表、文件、数据库、网页等。
其中，几何参数存储部106a是存储可折结构物的设计条件、几何学的参数的几何参数存储机构。作为一例，几何参数存储部106a可以存储可折结构物的展开图数据(例如在俯视图中记入有山折线或谷折线等的附图)。
另外，在图9中，输入输出控制接口部108进行输入部112或输出部114的控制。作为输入部112，可以使用键盘或鼠标、触摸面板等。而且，作为可折结构物的输出机构，输出部114可以是印刷机或3D打印机、激光切割机等。关于作为显示机构的输出部114，可以使用监视器(包括家庭用电视机或触摸屏监视器等)等。
另外，在图9中，控制部102具有内部存储器，该内部存储器用于储存OS(OperatingSystem：操作系统)等控制程序、规定了各种处理次序等的程序、及所需数据，通过这些程序等，进行用于执行各种处理的信息处理。控制部102功能概念性地具备折纸结构生成部102a、筒形结构形成部102b、及结构输出部102c。
其中，折纸结构生成部102a是可折结构生成机构，其从后述的成为共有面列的生成面列，生成具有两个壁面列的等价的折纸结构来作为可折结构的一例。需要说明的是，折纸结构生成部102a并不局限于生成等价的折纸结构，也可以生成平坦可折结构或刚性可折结构等可折结构。在此，通过折纸结构生成部102a生成的折纸结构或平坦可折结构、刚性可折结构等可折结构的几何学的参数被储存于几何参数存储部106a。在此，在本实施方式中，例示出用于从生成面列生成具有两个壁面列的等价的折纸结构的两种适配性条件。在此，图10是表示从图6的折叠结构提取出等价的折纸结构的3面列的阵列结构的图。
(变形机构的适配性条件)
为了处理具体的变形机构的适配性条件，将复杂的折叠结构简化而仅考虑单位结构。图10的下段(SA-3)是提取出图3的夹层结构中的共有面列、上侧的一个筒形结构、下侧的一个筒形结构的结构。
图6所示的夹层结构的共有面列的上侧的筒形结构和下侧的筒形结构可以通过与共有面列相接的面列即壁面列的法线方向来规定。因此，进一步简化而如图10的中段(SA-2)那样，只要考虑将一侧的壁面列、共有面列、另一侧的壁面列这3列连结的阵列结构即可。壁面列由于仅法线方向重要，因此即使如图10的上段(SA-1)那样向共有面的相反侧延长，也能保持变形机构的性质，因此将仅一方的壁面延长的结构作为以下的适配性条件研讨用的基本阵列结构。而且，在两侧的壁面列进行自交叉的情况下，即使不改变法线方向而通过使各个面适当地平行移动来形成没有自交叉的阵列结构，也能保持变形机构的性质。在这样模型化了的阵列结构中，能够使3列的四边形列的变形机构适配的适配性条件为以下的3个。
(变形机构的适配性条件1)
图11是表示基于平行面组的基本阵列结构和筒形结构的图。如图11所示，在左右的壁面列平行的情况下，成为共有面列的折线也平行，两个筒形结构的变形机构适配。但是，3种面组的法线方向由于左右的壁面列平行而实质上成为2种，因此与单体的筒形结构在结构上等同。即，两个筒形结构的变形机构虽然适配，但是共有面的扭转特性也成为相同方向，因此在展开时未被赋予刚性，无法抑制非均匀的变形。因此，该适配性条件1从本实施方式中被否决。
(变形机构的适配性条件2)
图12是表示基于镜像对称面组的基本阵列结构和筒形结构的图。如图12的SA-1所示，共有面列为柱面(将面连结的棱线平行)，在两侧的壁面列关于与柱面正交的平面处于镜像对称的关系的情况下，两个筒形结构的变形机构适配。此时，扭转特性从镜像对称性反转，被赋予能抑制非均匀的变形的刚性。需要说明的是，此时，共有面列与壁面列所成的折线也成为镜像对称，折线的凹凸反转。
(变形机构的适配性条件3)
图13是表示基于能够两方向平坦弯折条件的基本阵列结构和筒形结构的图。共有面列为自由的单曲面，关于3×n的阵列结构的各内部顶点中的内角，为了满足能够两方向平坦弯折条件，需要使对角之和成为180°或者对角相等，且避免棱线处的二面角成为0°或180°。需要说明的是，在壁面与共有面的交界的顶点处对角相等的情况下，在始终保持机构的适配性的状态下延长了壁面的情况下，对角之和成为180度。在平滑曲面的情况下，需要使得在壁面与共有面的交界的曲线状的折线处可展开，且母线与折线的切线所成的角以折线为界而左右相等(在展开图上，母线相对于曲线而处于镜像的位置)或者需要将该壁面向共有面的相反侧延长。在本实施方式中，平滑的曲面筒结构是可以定义为两对平行面在空间中能够移动的包络面的结构(参照非专利文献1)，将通过该平行面能够形成曲面时的各个位置处的共有面列上的线称为母线。需要说明的是，在该适配性条件3下生成的可折结构物的结构整体可以不具有对称性。在此，存在一方的壁面列和共有面列的连接的折线的凹凸与另一方的壁面列所成的凹凸的正负相等的情况及凹凸的正负反转的情况。在此，正负相等的情况实质上等于扭转特性的关系为平行配置，在展开时未被赋予刚性，因此从本实施方式中被否决。在折线的凹凸的正负反转时，扭转特性的关系实质上等于镜像对称配置，被赋予刚性。在此，图14是从左侧分别表示满足变形机构的适配性条件1、2、3时的各面的内角的关系的图。
如图14(b)所示，在变形机构的适配性条件2中，共有面的棱线平行，共有面列与左右的壁面列的折线及内角在左右一致，在展开图中成为线对称的图形。作为一例，折纸结构生成部102a可以以满足该变形机构的适配性条件2的方式生成阵列结构而生成等价的折纸结构。
另外，如图14(c)所示，在变形机构的适配性条件3中，在展开图中，关于各内部顶点处的内角，对角之和成为180度。即，如图14(c)图示，内角A1的对角成为π-A1，内角B1的对角成为π-B1。而且，内角A2的对角成为π-A2，内角B2的对角成为π-B2。而且，在另一方的侧面列中，也如图示那样，内角α1的对角成为π-α1，内角β1的对角成为π-β1。而且，内角α2的对角成为π-α2，内角β2的对角成为π-β2。需要说明的是，即使相反地，将图示的π-A1、π-B1、π-A2、π-B2、π-α1、π-β1、π-β2取为内角，其对角也分别为A1、B1、A2、B2、α1、β1、α2、β2，具有对角之和为180度的性质。作为一例，折纸结构生成部102a也可以关于各内部顶点处的内角，将对角之和设为180度，以使经由一方的壁面列的折角的传播量与经由另一方的壁面列的折角的传播量相等的方式决定内角，由此生成阵列结构。需要说明的是，关于传播量的计算方法，在后文详细叙述。
作为一例，如以上所述，折纸结构生成部102a可以通过生成具有生成面列和两个壁面列的阵列结构，来生成等价的折纸结构。需要说明的是，折纸结构生成部在如SA-1那样相对于生成面列在相同侧生成了两个壁面列的情况下，如SA-2那样将一方的壁面列贯通生成面列地延长，由此在生成面列的上下生成壁面列，能够生成等价的折纸结构。
具体而言，在适配性条件2的结构的情况下，作为一例，折纸结构生成部102a生成使任意的梯形列与作为柱面的生成面列(共有面列)连接而作为一侧的壁面列的、相对于与柱面垂直的任意的平面而呈镜像对称地复制的结构(参照图12的SA-1)。这种情况下，折纸结构生成部102a可以通过将复制的面列以生成面(共有面)为界向相反侧延长来生成另一方的壁面列(参照图12的SA-2)。即使进行上述那样的延长操作，结构体的性质也不会改变，因此能维持变形机构的适配性。
再次返回图9，筒形结构形成部102b是基于通过折纸结构生成部102a生成的等价的折纸结构(生成面列及两个壁面列的组合)而在作为共有面的生成面的两侧形成筒形结构的筒形结构形成机构。具体而言，筒形结构形成部102b也可以通过在生成面列的两侧平行地偏置的面列和从各个壁面列平行地偏置的面列来形成筒形结构(参照上述的图10～图13的SA-2至SA-3的操作)。
例如，在通过折纸结构生成部102a生成了满足适配性条件2的等价的折纸结构的情况下(参照图12的SA-1～2)，筒形结构形成部102b如图12的SA-2～3所示，如果使壁面列沿着柱面的母线方向平行移动而复制，并利用与生成面平行的面列将上表面连结，则在一面形成筒形结构。折纸结构生成部102a可以对于相反侧也实施同等的操作而在两侧取得筒形结构。
另外，例如，在通过折纸结构生成部102a生成了满足适配性条件3的等价的折纸结构的情况下(参照图13的SA-1～2)，筒形结构形成部102b通过由折纸结构生成部102a生成的生成面列(共有面列)和壁面列来制作筒形结构。具体而言，筒形结构形成部102b可以使生成面列(共有面列)偏置一定距离(制作距面为等距离的面并将它们连结的、再构成面列的操作)，而且使壁面列偏置一定的距离，由此做成两对平行的面列。并且，筒形结构形成部102b通过将它们连结而能够形成筒形结构。
需要说明的是，筒形结构形成部102b可以通过反复执行偏置操作而在生成面(共有面)的一侧形成多个平行面列来形成单元状结构。共有面列的一侧的筒形结构的接合可以进行与公知的平行接合同等的操作。需要说明的是，如以上那样通过筒形结构形成部102b形成的筒形结构的几何学的参数被储存于几何参数存储部106a。
在此，筒形结构形成部102b可以根据制造的可折结构物的原料的厚度来进行设计的调整。即，要制造的可折结构物的原料为纸等那样薄的情况下，可折性不言自明，但是在原料的厚度大至规定值以上的情况下，无法按照设计那样折弯。因此，筒形结构形成部102b可以进行设计调整，以免厚度在弯折变形的部分发生干涉。在具有厚度的刚性原料的情况下，为了确保可折性，存在铰链移位(Hinge Shift)法和体积修剪(Volume Trim)法，筒形结构形成部102b可以使用公知的铰链移位法进行设计调整(参照美国专利第7794019号公报，Yan Chen,Rui Peng,Zhong You,“Origami of thick panels”Sience,349(6246)、2015等)，也可以使用公知的体积修剪法进行设计调整(参照Tachi T.“Rigid-Foldable ThickOrigami”,Origami 5.Fifth International Meeting of Origami Science,Mathematics,and Education,AK Peters/CRC Press 2011,Pages 253～263等)。
另外，结构输出部102c是将通过筒形结构形成部102b形成的筒形结构的复合体数据向输出部114输出，来制造可折结构物的结构输出机构。例如，结构输出部102c可以将通过筒形结构形成部102b形成并存储于几何参数存储部106a的展开图数据向印刷机的输出部114进行印刷输出。而且，结构输出部102c可以将通过筒形结构形成部102b形成的可折结构物数据向作为3D打印机的输出部114输出，来制造能够折叠的立体结构物。而且，结构输出部102c可以基于通过筒形结构形成部102b形成的展开图数据，利用激光切割机等输出部114从金属板切出展开图形状。需要说明的是，使各面接合的可折结构物的制造可以手动进行也可以通过工业机器人等自动进行。
另外，在图9中，通信控制接口部104是进行制造装置100与网络300(或路由器等通信装置)之间的通信控制的装置。即，通信控制接口部104具有经由通信线路(不管是有线还是无线)与其他的外部装置200或基站来通信数据的功能。需要说明的是，网络300具有将顾客终端100与外部装置200相互连接的功能，例如是互联网等。
需要说明的是，制造装置100可以构成为经由网络300以能够通信的方式连接于生成曲面或几何参数等的各种数据库、或提供本发明涉及的程序等外部程序等的外部装置200。而且，该制造装置100也可以经由路由器等通信装置及专用线等有线或无线的通信线路而与网络300以能够通信的方式连接。
另外，在图9中，外部装置200可以经由网络300而与制造装置100相互连接，并具有如下功能：对于利用者提供与几何学的参数等数据相关的外部数据库或执行程序等外部程序等的网站。在此，外部装置200可以构成作为WEB服务器或ASP服务器等，其硬件结构可以由通常市售的工作站、个人计算机等信息处理装置及其附属装置构成。而且，外部装置200的各功能由外部装置200的硬件结构中的CPU、盘装置、存储器装置、输入装置、输出装置、通信控制装置等及对它们进行控制的程序等实现。
以上，完成本实施方式的可折结构物的制造装置100的结构的说明。
[3.制造方法的处理]
接下来，关于这样构成的本实施方式的可折结构物的制造装置100的处理的例子，以下参照图15～图18进行详细说明。图15是表示本实施方式的制造装置100的用于制造适配性条件2的可折结构物的处理的一例的流程图。
如图15所示，首先，制造装置100的折纸结构生成部102a取得任意的柱面作为生成面列(步骤SB-1)。在此，折纸结构生成部102a可以进行控制以使利用者经由输入部112输入曲线或曲率，也可以取得与输入的曲率或曲线近似的柱面作为生成面列。为了取得与曲率或曲线近似的柱面，可以使用公知的几何近似方法。
然后，折纸结构生成部102a在作为柱面的生成面列上连接任意的梯形列，作为一侧的壁面列，生成相对于与柱面垂直的任意的平面而镜像对称地复制的结构作为另一侧的壁面列(步骤SB-2)。需要说明的是，得到的两个壁面列相对于共有面而处于相同侧，因此折纸结构生成部102a通过将复制的壁面列的一方以共有面为界向相反侧延长而生成另一方的壁面列。
然后，筒形结构形成部102b基于通过折纸结构生成部102a生成的生成面和两个壁面列，使壁面列沿着柱面的母线方向平行移动并复制，利用与生成面平行的面列将上表面连结，由此生成一面的筒形结构(步骤SB-3)。需要说明的是，折纸结构生成部102a对于相反侧也实施同等的操作而在两侧取得筒形结构。
然后，结构输出部102c将通过筒形结构形成部102b形成的可折结构物的展开图数据向印刷机、3D打印机、或激光切割机等输出部114输出，来制造可折结构物(步骤SB-4)。
以上是制造满足适配性条件2的可折结构物的处理的一例。
[用于满足适配性条件3的处理例]
接下来，为了说明用于制造适配性条件3的可折结构物的处理的一例，首先，说明折角的传播量的计算。在此，图16是表示对角之和成为180°的四价顶点的图。需要说明的是，关于以下的折角的传播量的计算方法，也可参照非专利文献2。
要求的整体的机构与四价的顶点(4条折线汇集)的机构没有矛盾地联动。四价的顶点已经是一自由度的机构。即，在一个折线的角度确定时，其余的折线的角度也决定。因此，折角从四价顶点向四价顶点传播，从而全部的折角决定。
此时，在由折线a、b、c、d围成的面(板)的周围，当确定折线a的角度时，形成依次决定b、c、d且d决定a这样的循环。该折角的传播为一圈时返回原样的条件需要对于各内部板(全部的顶点为四价顶点那样的板)成立。
在折线的角度由折角(二面角的补角)的半角的正切tan(ρ/2)表示时，满足适配性条件3的四价顶点周围的四个折线的折角如下(参照非专利文献2)。
[数学式1]
Figure GDA0002428779580000171
需要说明的是，k(α,β)是表示相邻的折线的折角的传播量的系数，在仅满足适配性条件3时，如图14(c)的汇合的两个箭头那样，传递量在顺时针和逆时针变得相等，因此成为仅相对于面的内角而唯一确定且根据折叠变形而不变化的常数。
[数学式2]
Figure GDA0002428779580000172
变形机构的动作整合的条件是：关于一个四边形板，在其四个顶点传播的各个折角在这些顶点处保持其关系且能够变形的恒等式成立。即，在上述的图14(c)的中心的四边形中，需要使以下的式子成立。
[数学式3]
k(α1，β1)：k(α2，β2)＝k(A1，B1)：k(A2，B2) (3)
在此，如果在全部的内部四边形中满足式(3)，则变形机构成立，模型内的全部的折线的折角ρi的半角的正切一边保持相互的比而一边变化。该变化使用参数t：0→∞，由以下的式子表示。
[数学式4]
Figure GDA0002428779580000181
在此，K1、K2、…、Kn为常数。
由此，能够得到如下的简化的条件。即，对角之和成为180°，且折角不为0的立体形状。如果能够得到哪怕一个该立体形状，则将其状态设为t＝1，当折角的半角的正切为K1、K2、…、Kn时，变形机构确定为(K1、K2、…、Kn)t。
以上，完成传播量的计算方法的解说。这样，通过以使经由一方的壁面列的折角的传播量与经由另一方的壁面列的折角的传播量相等的方式决定内角，由此能够生成等价的折纸结构。在此，图17是表示从生成面向各一侧即向两侧生成了面组的结构的例子的图。图18是表示本实施方式的制造装置100用于制造适配性条件3的可折结构物的处理的一例的流程图。
如图18所示，首先，制造装置100的折纸结构生成部102a取得任意的曲面作为生成面列(步骤SC-1)。在此，折纸结构生成部102a可以进行控制以使利用者经由输入部112输入曲线或曲率，也可以取得与输入的曲率或曲线近似的平面的连续作为生成面列。为了取得与曲率或曲线近似的平面的连续，可以使用公知的几何近似方法。
然后，折纸结构生成部102a对于作为平面的连续g1、g2、…、gn的生成面列，以使经由一方的壁面列的折角的传播量与经由另一方的壁面列的折角的传播量相等的方式对于各一侧来决定壁面列w1、w2、…、wn(步骤SC-2)。
在此，共有面列(生成面列)的相邻面的折角设为
Figure GDA0002428779580000182
时，根据上述的式(1)，壁面列的相邻面的折角成为
Figure GDA0002428779580000183
另一方面，由壁面列和共有面列夹着的折线的折角全部相等。将其任意设定为ρ时，列方向与行方向的折线的半角的正切之比
Figure GDA0002428779580000191
确定。如果对上述的式(2)进行变形，则根据内角的关系而得到以下的式子。
[数学式5]
Figure GDA0002428779580000192
通过确定任意的初始参数ρ及α1，来决定β1，能够决定从第一个顶点投放的折线的角度。其与g2和g3的交界的棱线相交，从而α2得到决定。而且，通过式(5)而β2得到决定。这样，折纸结构生成部102a可以连锁性地决定全部的折线的内角。需要说明的是，折纸结构生成部102a对于相反侧的壁面列也通过同样的处理来决定壁面结构。
再次返回图18，筒形结构形成部102b基于通过折纸结构生成部102a生成的生成面和两个壁面列，使壁面列沿着柱面的母线方向平行移动而复制，利用与生成面平行的面列将上表面连结，由此生成一面的筒形结构(步骤SC-3)。需要说明的是，折纸结构生成部102a对于相反侧也实施同等的操作而在两侧取得筒形结构。
然后，结构输出部102c将通过筒形结构形成部102b形成的可折结构物的展开图数据向印刷机、3D打印机或激光切割机等输出部114输出，来制造可折结构物(步骤SC-4)。
以上是制造满足适配性条件3的可折结构物的处理的一例。
[结构强度的验证数据]
接下来，参照使用了有限元法的模拟结果来说明本实施方式的拉链型配置的筒形结构在结构强度上优异的情况。在此，图19是表示(a)拉链型配置结构(zipper)、(b)平行配置结构(aligned)的悬臂梁结构的图。有限元法模拟使用了ABAQUS Finite ElementAnalysis。
如图19所示，在伸缩为最长的70％下，进行了模拟实验。在此，将呈筒形结构的平行四边形面的高度和宽度设为1，将平行四边形的内角设为55度，而且材料的厚度设为高度的100分之一的0.01。而且，材料的杨氏模量设为1000000。需要说明的是，左侧的端部将全部顶点固定，对于右侧端部如图示的箭头那样沿X方向(伸缩方向)、Y方向、Z方向(上下方向)分别施加了1的载荷。在图中将变形前的形状与强调的变形后的形状进行重叠显示。需要说明的是，长度载荷的单位可以任意选取，例如可以将长度设为cm，将力设为N，将杨氏模量设为N/cm^2。无论使用哪个单位系都能确保拉链型配置与平行配置结构的相对关系。
在此，图20是将横轴设为筒的伸缩率、将纵轴设为刚性而表示刚性相对于伸缩率的变化的坐标图。从图的左侧分别表示X方向、Y方向、Z方向的刚性。刚性使用的是将力的大小除以端部位移的绝对值而得到的值。如图20所示，在伸缩的过程的大范围中，尤其是确认到X方向的拉链配置结构(Zipper)的刚性的高度。
在此，图21是表示在筒的伸缩率分别为40％、70％、95％下，相对于YZ平面上的力的方向而言的刚性的坐标图。无论在哪个伸展状态下，拉链型的组合结构的方向依赖性都少，确认到弱轴的刚性(刚性的最小值)变得最大的情况。
[其他的结构设计]
上述的可折结构物的实施方式是一例，除了上述以外也能够得到各种结构物的实施方式。在此，图22是表示用于得到其他的结构物的实施方式的单位结构和筒形结构的图。
如图22所示，基本的筒形结构由图22a所示的单位结构构成。如图所示，单位结构由α、a、c这3个变量组成。将其反复N次而形成筒形结构。如果c一致，则也可以组合成a、α不同的筒形结构。需要说明的是，面为刚体时，是一自由度机构，展开率利用％表示长度相对于平坦的状态下的长度的比例。
在此，图23是表示可折结构物A、B、C的从折叠状态向展开状态的转变的图。大致的展开率由％表示。
图23A设想建筑屋檐的用途，能够实现高的面外刚性和变形可能性。此外，将32个筒形结构交替排列。需要说明的是，从α＝58°变化至84°，a＝c＝0.3[m]，N＝16。以整体的截面沿着平面曲线的方式使其一个个地变化。在97％展开时，以2.6[m]的上升覆盖8.1[m]×9.3[m]的区域。在5％折叠时，折叠成5.1[m]×0.5[m]×1.3[m]。
图23B设想使用了不同的筒形结构的桥梁的用途，沿两方向平坦地折叠，且具有高的面外刚性。两侧的筒形结构为α＝55°，中间部6个筒形结构为α＝85°，a＝c＝25[mm]，N＝5。
图23C所示的折叠结构成为从沿一方向平坦地折叠的状态开始，在96.3％展开状态下，端部相合且能够固定的结构。将面对的面依次进行拉链接合的操作反复连续3次时，在一个相邻的面上拉链结合下一筒形。通过进行4次该操作，在展开时成为四个侧面连续地闭合的结构。即，在从折叠状态向展开状态转变的情况下，到目前为止未相邻的筒形结构彼此能够相邻并接合，由此能够抑制向折叠状态的再转变。由α＝75°，a＝c＝25[mm]，N＝5的12个筒形结构构成。
在此，图24是表示可折结构物A、B、C的从折叠状态向展开状态的转变的图。图24A是表示与具有多边形截面的结构的拉链接合的图。而且，图24B是表示通过具有厚度的板实现的拉链接合的例子的图。a＝80mm，c＝40mm，α＝75°，N＝4。厚度具有t＝5mm和t＝10mm这两个种类的厚度。
另外，图24C设想将长度不同的筒进行拉链接合产生的促动器系统的用途。向长筒形结构的内部放入液体，因此端部固定。但是，根据端部的非均匀的变形模式而端部固定的影响消失，中间部具有独立性而能够折叠。另一方面，中间部整体以拉链接合表示一自由度的均匀的变形模式。
在此，图25是表示使用了壁面的镜像反转的拱形结构的一例的图，图26是表示使用了图25的壁面的镜像反转的拱形结构的弯折过程的图。需要说明的是，该拱形结构能够平坦弯折(具有平坦可折性)。
另外，图27是表示使用了壁面的镜像反转的拱形结构的另一例的图，图28是表示使用了图27的壁面的镜像反转的拱形结构的弯折过程的图。如图所示，在该例的情况下，拱形结构成为具有宽度的折叠。
另外，图29是表示使用了镜像反转作为曲面状夹芯(curved sandwich core)的结构的一例的图。如图所示，在该例的情况下，虽然无法平坦弯折而不具有平坦可折性，但是能够弯折变形(具有可折性)。需要说明的是，该曲面状夹芯将共有面列及壁面列无限地进行细分化而形成为平滑的曲面筒结构，由此利用平滑的曲面分别做成7个面列，各个面进行弯曲变形，成为通过沿着面与面之间的折线弯折而变形的可折结构。而且，通过将该芯结构插入于两片挠性片材料，能够构成可弯曲变形的曲面状夹层结构。
以上，完成本实施方式的说明。
[其他的实施方式]
此外，虽然到目前为止说明了本发明的实施方式，但是本发明除了上述的实施方式以外，在权利要求书记载的技术思想的范围内可以通过各种不同的实施方式实施。
例如，说明了制造装置100以独立(stand alone)的方式进行处理的情况，但是制造装置100也可以根据来自顾客终端(外部装置200等)的要求进行处理，并将其处理结果向该顾客终端返回。
另外，在实施方式中说明的各处理中，作为自动进行的处理而说明的处理的全部或一部分也可以手动进行，或者，作为手动进行的处理而说明的处理的全部或一部分也可以通过公知的方法自动地进行。
此外，关于上述文献中或附图中所示的处理次序、控制次序、具体的名称、各处理的登记数据或检索条件等包含参数的信息、画面例、数据库结构，除了特别记载的情况之外可以任意变更。
另外，关于制造装置100，图示的各结构要素是功能概念性的要素，未必非要物理性地如图所示构成。
例如，关于制造装置100的各装置具备的处理功能，尤其是利用控制部102进行的各处理功能，其全部或任意的一部分可以通过CPU(Central Processing Unit：中央处理器)及由该CPU解释执行的程序来实现，而且，也可以作为基于布线逻辑的硬件来实现。需要说明的是，程序记录在后述的包含用于使计算机执行本发明的方法的被程序化的命令的、非暂时性的计算机可读的记录介质中，根据需要而由制造装置100机械性地读取。即，在ROM或HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等存储部106等中，记录有与OS(Operating System：操作系统)协作而向CPU赋予命令并用于进行各种处理的计算机程序。该计算机程序通过载入于RAM而执行，与CPU协作来构成控制部。
另外，该计算机程序可以存储于经由任意的网络300而与制造装置100连接的应用程序服务器，可以根据需要而下载其全部或一部分。
另外，本发明的程序可以储存于计算机可读的记录介质，而且，也可以构成作为程序制品。在此，该“记录介质”包括存储卡、USB存储器、SD卡、软盘、光磁盘、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM、MO、DVD及Blu-ray(注册商标)Disc等的任意的“便携式的物理介质”。
另外，“程序”是指利用任意的语言或记述方法记述的数据处理方法，可以是源代码或二进制码等形式任意。需要说明的是，“程序”未必局限于单一地构成的情况，也包括作为多个模块或库而分散构成的情况，或与以OS(Operating System)为代表的另外的程序协作而实现其功能的情况。需要说明的是，关于在实施方式所示的各装置中用于读取记录介质的具体的结构、读取次序、或读取后的安装次序等，可以使用周知的结构或次序。程序可以作为记录在非暂时性的计算机可读的记录介质中的程序制品来构成本发明。
储存于存储部106的各种数据库等(几何参数存储部106a等)是RAM、ROM等存储器装置、硬盘等硬盘装置、软盘及光盘等存储机构，储存有各种处理或网站提供中使用的各种程序、表、数据库及网页用文件等。
另外，制造装置100或外部装置200可以构成作为已知的个人计算机、工作站等信息处理装置，而且，可以在该信息处理装置上连接任意的周边装置。而且，制造装置100或外部装置200可以通过在该信息处理装置上安装使本发明的方法实现的软件(包含程序、数据等)来实现。
此外，装置的分散/合并的具体的方式并不局限于图示的情况，其全部或一部分可以根据各种附加等或者根据功能负载而以任意的单位进行功能性或物理性的分散/合并来构成。即，可以将上述的实施方式任意组合实施，也可以将实施方式选择性地实施。
工业实用性
如以上详述，根据本发明，能够提供一种即使通过挠性的原料构成各面，也能赋予刚性以抑制不均匀的伸缩的可折结构物、以及可折结构物制造方法、可折结构物制造装置及程序。例如，这样的可折结构物能够在未使用合叶的门、屋檐、临时住宅等建筑物中利用。而且，作为紧凑地运输而能够在所需的场所展开的、椅子等家具或户外用品等也有用。而且，由于具有挠性且能够传递力，因此在软体机器人工程学的材料中也能够使用。此外，作为不使用促动器或铰链等而形状变化的变形翼、伸展桅杆、支架等医疗原料也有用。
附图标记说明
100 制造装置
102 控制部
102a 折纸结构生成部
102b 筒形结构形成部
102c 结构输出部
104 通信控制接口部
106 存储部
108 输入输出控制接口部
112 输入部
114 输出部
200 外部装置
300 网络

Claims (14)

1.一种可折结构物，其包括至少两个筒形结构，其特征在于，
两个所述筒形结构具有相互共有的共有面的连续即共有面列，
一方的所述筒形结构的所述共有面列的扭转特性与另一方的所述筒形结构的该共有面列的扭转特性为相反方向。
2.根据权利要求1所述的可折结构物，其特征在于，
所述筒形结构在对展开状态与折叠状态进行转变时，绕所述共有面的折角的传播量在经由一方的所述筒形结构的情况下与经由另一方的所述筒形结构的情况下相等。
3.根据权利要求2所述的可折结构物，其特征在于，
所述共有面列是利用平行的棱线将各所述共有面连结的柱面，
一方的所述筒形结构的壁面列贯通所述柱面而向另一方侧延长时，相对于与柱面正交的平面而与另一方的所述筒形结构的壁面列呈镜像对称。
4.根据权利要求2所述的可折结构物，其特征在于，
所述共有面列是任意的单曲面，
关于具有与所述共有面列相邻的壁面列的所述筒形结构的壁面列所成的四价顶点的内角，具有下述这样的所述内角，即，对角之和分别为180度或对角各自相等、且经由一方的所述壁面列的折角的传播量与经由另一方的所述壁面列的折角的传播量相等。
5.根据权利要求1所述的可折结构物，其特征在于，
两个所述筒形结构是三浦折叠筒形结构，
一方的所述筒形结构与另一方的所述筒形结构在所述共有面列中由折线部分交错地啮合的拉链型配置来接合。
6.根据权利要求2所述的可折结构物，其特征在于，
两个所述筒形结构是三浦折叠筒形结构，
一方的所述筒形结构与另一方的所述筒形结构在所述共有面列中由折线部分交错地啮合的拉链型配置来接合。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的可折结构物，其特征在于，
在从折叠状态向展开状态转变时，这之前未相邻的所述筒形结构彼此能够相邻并接合，由此能够抑制向所述折叠状态的再转变。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的可折结构物，其特征在于，
所述共有面列的面是由多个折线构成的概念上的面。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的可折结构物，其特征在于，
所述可折结构物是折叠结构物或平坦可折结构物。
10.一种可折结构物制造方法，其特征在于，包括：
从生成面列生成具有两个壁面列的等价的可折结构的可折结构生成步骤；以及
基于所述生成面列及两个所述壁面列，在所述生成面的两侧形成筒形结构的筒形结构形成步骤。
11.根据权利要求10所述的可折结构物制造方法，其特征在于，
所述可折结构生成步骤中，生成所述生成面列作为利用平行的棱线连结的柱面，相对于与所述柱面正交的平面，生成与任意的壁面列呈镜像对称的壁面列，通过将一方的所述壁面列贯通所述生成面列而延长，来生成所述等价的可折结构，
所述筒形结构形成步骤中，通过向所述生成面列的两侧平行地偏置的面列和从各所述壁面列平行地偏置的面列，来形成所述筒形结构。
12.根据权利要求10所述的可折结构物制造方法，其特征在于，
所述可折结构生成步骤中，在具有所述生成面列和两个所述壁面列的所述可折结构的展开图中，关于各内部顶点的内角，以使对角之和为180度、且经由一方的所述壁面列的折角的传播量与经由另一方的所述壁面列的折角的传播量相等的方式决定所述内角，由此生成所述等价的可折结构，
所述筒形结构形成步骤中，通过向所述生成面列的两侧平行地偏置的面列和从各所述壁面列平行地偏置的面列，来形成所述筒形结构。
13.一种可折结构物制造装置，其特征在于，具备：
从生成面列生成具有两个壁面列的等价的可折结构的可折结构生成机构；以及
基于所述生成面列及所述两个壁面列，在所述生成面的两侧形成筒形结构的筒形结构形成机构。
14.一种记录介质，其储存有程序，该程序用于使计算机执行可折结构的生成方法，其中，
所述程序用于使计算机执行：
从生成面列生成具有两个壁面列的等价的可折结构的可折结构生成步骤；以及
基于所述生成面列及所述两个壁面列，在所述生成面的两侧形成筒形结构的筒形结构形成步骤。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202200002732A1 (it) * 2022-02-15 2023-08-15 Carlo Caltabiano Metodo per realizzare un materiale per articoli di abbigliamento o arredamento, materiale, ed articolo di abbigliamento o arredamento cosi’ ottenuto

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD839452S1 (en) * 2016-06-20 2019-01-29 Dolby Laboratories Licensing, Corporation Panel
KR102202215B1 (ko) * 2016-09-07 2021-01-13 브라이엄 영 유니버시티 종이접기로부터 영감을 얻은 전개 가능한 배리어
US11454475B2 (en) * 2016-09-07 2022-09-27 Brigham Young University Deployable origami-inspired barriers
US11814214B2 (en) * 2017-05-03 2023-11-14 Difold Inc. Collapsible article comprising combinations and multiplications of foldable sections
USD882832S1 (en) * 2017-09-12 2020-04-28 Dolby Laboratories Licensing Corporation Panel
JP2020186801A (ja) * 2019-05-17 2020-11-19 国立大学法人東北大学 アクチュエータ
US11530621B2 (en) 2019-10-16 2022-12-20 General Electric Company Systems and method for use in servicing a machine
CN112208677B (zh) * 2020-09-30 2022-02-01 广州大学 一种具有变刚度特性的堆叠式折纸结构
CN112458870B (zh) * 2020-11-12 2022-08-30 汕头大学 一种基于折纸结构的新型可展桥梁结构
CN112743933B (zh) * 2020-12-02 2022-12-27 郑州大学 一种双层自旋折纸蜂窝夹层吸能材料及其制备方法
CN113638498B (zh) * 2021-05-31 2022-09-02 东南大学 一种基于广义Miura折纸的双层可折叠膜结构
CN114659408B (zh) * 2022-02-14 2024-04-12 东南大学 一种基于Kresling折纸的复合抗爆结构及其设计方法
CN114654445B (zh) * 2022-03-02 2023-06-02 上海工程技术大学 一种线驱动的柔性机器人

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3524288A (en) * 1969-06-23 1970-08-18 Gen Electric Complex,non-spherical structures
US6233880B1 (en) * 1997-12-03 2001-05-22 Nishimatsu Construction Co., Ltd. Deployable structure
CN101956426A (zh) * 2010-04-13 2011-01-26 天津大学 多铰线顶升球面网壳结构及其施工方法
JP2012116566A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Koryo Miura 折り畳みボックス構造
CN102605861A (zh) * 2012-03-08 2012-07-25 东南大学 可展索杆穹顶结构
CN102912851A (zh) * 2012-10-18 2013-02-06 东南大学 一种棱柱型对称可展机构单元
US8384613B1 (en) * 2009-09-08 2013-02-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Deployable structures with quadrilateral reticulations
CN103015531A (zh) * 2012-12-05 2013-04-03 天津大学 具有一个刚性自由度的可折叠管状结构
JP2015033772A (ja) * 2013-08-07 2015-02-19 学校法人明治大学 筒状折り畳み構造物の製造方法、筒状折り畳み構造物の製造装置、及び、筒状折り畳み構造物

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7794019B2 (en) 2005-07-08 2010-09-14 Charles Hoberman Folding structures made of thick hinged sheets
JP2012042044A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Koryo Miura 伸縮性複合セル構造

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3524288A (en) * 1969-06-23 1970-08-18 Gen Electric Complex,non-spherical structures
US6233880B1 (en) * 1997-12-03 2001-05-22 Nishimatsu Construction Co., Ltd. Deployable structure
US8384613B1 (en) * 2009-09-08 2013-02-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Deployable structures with quadrilateral reticulations
CN101956426A (zh) * 2010-04-13 2011-01-26 天津大学 多铰线顶升球面网壳结构及其施工方法
JP2012116566A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Koryo Miura 折り畳みボックス構造
CN102605861A (zh) * 2012-03-08 2012-07-25 东南大学 可展索杆穹顶结构
CN102912851A (zh) * 2012-10-18 2013-02-06 东南大学 一种棱柱型对称可展机构单元
CN103015531A (zh) * 2012-12-05 2013-04-03 天津大学 具有一个刚性自由度的可折叠管状结构
JP2015033772A (ja) * 2013-08-07 2015-02-19 学校法人明治大学 筒状折り畳み構造物の製造方法、筒状折り畳み構造物の製造装置、及び、筒状折り畳み構造物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202200002732A1 (it) * 2022-02-15 2023-08-15 Carlo Caltabiano Metodo per realizzare un materiale per articoli di abbigliamento o arredamento, materiale, ed articolo di abbigliamento o arredamento cosi’ ottenuto

Also Published As

Publication number Publication date
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