JP2017044296A - フレーム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】取扱性が高いフレーム構造体を提供する。【解決手段】有端状又は無端状のテープ１２と、このテープ１２を折り曲げてガイドローラ４１および摺動ローラ５１に巻回することで構成される複数の折曲部２３、２３ａ〜２３ｈを、少なくとも１つの集約箇所Ｆで集約する第１ジョイント部１４および第２ジョイント部１５と、テープを長さ方向に移動させる１つ以上のモータ１７と、モータ１７を制御するモータ制御部１８と、を備え、集約箇所Ｆを頂部に含む四面体の三次元フレーム構造がテープ１２により形成されており、モータ制御部１８は、操作データを受信する操作データ受信手段と、操作データに応じて目標座標を設定する目標座標設定手段と、を有し、目標座標に基づいてテープ１２上で隣り合う折曲部２３、２３の間の距離が変化して三次元フレーム構造を構成する頂上部Ａが目標座標に移動するように、モータ１７を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、三次元フレーム構造を形成するフレーム構造体に関する。

従来から、三次元のフレーム構造体として、例えば、美術分野においてワイヤを用いて三次元のフレーム構造体を作製するワイヤフレームアートが知られている。

ところが、この種のフレーム構造体では、十分な強度や剛性を確保するため、断面が円形状でかつ径が大きいワイヤが用いられることが一般的である。このため、サイズが大きいフレーム構造体を使用又は運搬する際に、取扱性がきわめて低下するという問題がある。

そこで、本発明は、運搬効率が高いフレーム構造体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のフレーム構造体は、有端状又は無端状のテープと、前記テープを折り曲げてなる複数の折曲部を、少なくとも１つの集約箇所で集約する集約手段と、前記テープを長さ方向に移動させる１つ以上のテープ移動手段と、前記テープ移動手段を制御する制御手段と、を備え、前記集約箇所を頂部に含む三次元フレーム構造の一部又は全部が前記テープにより形成されており、前記制御手段は、三次元フレーム構造を変形操作するための操作データを受信する操作データ受信手段と、前記受信した操作データに応じて、三次元空間における１つ以上の目標座標を設定する目標座標設定手段と、を有し、前記設定した目標座標に基づいて前記テープ上で隣り合う前記折曲部の間の距離が変化して前記三次元フレーム構造を構成する頂部のうち少なくとも１つの頂部が前記目標座標に移動するように、前記テープ移動手段を制御する。

テープを折り曲げた折曲部を少なくとも１つの集約箇所で集約し、集約箇所を頂部に含む三次元フレーム構造がテープにより形成されているため、テープ上で隣り合う折曲部の間の距離を変更することにより、三次元フレーム構造を使用に適した形状に容易に変形することができる。

また、テープの曲げ剛性の異方性により三次元フレーム構造を容易に変形可能な外力作用方向が存在することとなる。このような外力作用方向を利用して、リモートコントローラなど外部から受信した操作データに応じて目標座標を設定し、設定した目標座標に応じて三次元フレーム構造を収納および展開に適した形状に容易に変形することができる。

また、前記操作データ受信手段は、三次元フレーム構造を構成する頂部のうち少なくとも１つの頂部の座標位置を指示するデータを、前記操作データとして受信し、前記目標座標設定手段は、前記操作データにより指示される座標位置を、前記目標座標に設定することが好ましい。

例えばリモートコントローラからの遠隔操作により、フレーム構造体の使用者がフレーム構造体に近づくことなく三次元フレーム構造を構成する頂部を目標座標に移動することができる。つまり、フレーム構造体の使用者に、利便性の高い操作環境を提供することができる。

また、前記操作データ受信部は、リモートコントローラから、三次元空間における前記リモートコントローラの位置座標を示すデータを、前記操作データとして受信し、前記目標座標設定手段は、前記操作データが示すリモートコントローラの位置座標の変化に応じて、前記目標座標を設定することが好ましい。

リモートコントローラの位置情報の変化に応じて目標座標を設定することで、例えばリモートコントローラの位置情報の変化、言い換えれば、リモートコントローラを保持する使用者の移動に、三次元フレーム構造の頂部を追従させることができる。このようにしてリモートコントローラを保持する使用者とフレーム構造体との間で擬似的なコミュニケーションするような、言い換えればインタラクティブな演出を実現することができる。

また、前記操作データ受信部は、リモートコントローラから、三次元空間における前記リモートコントローラの位置座標を示すデータを、前記操作データとして受信し、前記目標座標設定手段は、前記操作データが示すリモートコントローラの位置座標と前記三次元フレーム構造の少なくとも１つの頂部の座標と距離に応じて、前記目標座標を設定することが好ましい。

リモートコントローラの位置座標と三次元フレーム構造の頂部の座標とに応じて、例えばリモートコントローラと頂部との距離に応じてテープを移動させることで、三次元フレーム構造を所定の形状に変形する。例えばリモートコントローラと三次元フレーム構造の頂部との距離が近いほど三次元フレーム構造を大きく変形させることにより、リモートコントローラを保持する使用者とフレーム構造体との間で擬似的なコミュニケーションするような、言い換えればインタラクティブな演出を実現することができる。

このように、本発明によれば、取扱性が高いフレーム構造体を提供することができる。

本実施形態に係るフレーム構造体を示す斜視図である。 図１のフレーム構造体を示す上面図である。 図１のフレーム構造体が１本のテープから構成されていることを模式的に示した図である。 図１に示す第１ジョイント部を拡大した平面図である。 図１に示す第２ジョイント部を拡大した斜視図である。 折曲点算出部の処理内容について説明するための図である。 駆動電流出力部が行う処理の具体例について説明するための図である。 モータ制御部が行う処理内容を説明するフローチャートである。 第１変形例に係るモータ制御部が行う処理内容を説明するフローチャートである。 第１変形例に係るモータ制御部により実現される三次元フレーム構造の動作例を示した図である。 第２変形例に係るモータ制御部が行う処理内容を説明するフローチャートである。 第２変形例に係るモータ制御部により実現される三次元フレーム構造の動作例を示した図である。

以下、本発明の実施形態に係るフレーム構造体について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、曲げ剛性の異方性がある帯状のテープを用いて長さを測定する巻
尺のテープを折り曲げて三次元フレーム構造を形成するフレーム構造体について説明する。

（１．基本構造）
はじめに、図１等を参照して、本実施形態に係るフレーム構造体１の基本構成について説明する。

本実施形態に係るフレーム構造体１は、図１および図２に示すように、帯状のテープ１２と、テープ１２同士を結束する結束部材１３と、テープ１２の一部を集約する第１ジョイント部１４および第２ジョイント部１５ａ〜１５ｃ（集約手段）と、テープ１２を繰り出し可能に巻き取るための巻取部１６（巻取手段）と、を含んで構成されている。

テープ１２は、有端状で長さ方向に沿って湾曲させることが可能な金属製の材質で構成されている。このテープ１２は、はじめは巻取部１６に巻き取られており、先端部２１が巻取部１６に係合可能に構成されている。まず、テープ１２を繰り出し、図１および図２に示すように、稜線部２２ａ〜２２ｆ（以下、総称して稜線部２２ともいう。）と、折曲部２３ａ〜２３ｈ（以下、総称して折曲部２３ともいう。）と、底辺部２４ａ〜２４ｃ（以下、総称して底辺部２４ともいう。）を形成する。そして、先端部２１を巻取部１６に係合し、既に繰り出された先端部２１から基端部２５までの範囲のテープ１２により、四面体の三次元フレーム構造を形成する。

より具体的には、図３に示すように、テープ１２の先端部２１を長さ方向Ｃ（矢印Ｃ方向）に繰り出して稜線部２２ａ、折曲部２３ａ、底辺部２４ａ、折曲部２３ｂ、稜線部２２ｂ、折り曲げ部２３ｃを形成する。同様に、長さ方向Ｃに繰り出して稜線部２２ｃ、折曲部２３ｄ、底辺部２４ｂ、折曲部２３ｅ、稜線部２２ｄ、折曲部２３ｆを形成する。さらに、長さ方向Ｃに繰り出して稜線部２２ｅ、折曲部２３ｇ、底辺部２４ｃ、折曲部２３ｈ、稜線部２２ｆを形成することにより、帯状の一本のテープ１２により三次元フレーム構造を形成する。なお、折曲部２３における曲率あるいは折り曲げ角度は任意（鋭角、鈍角、又は直角）である。以下では、長さ方向Ｃのうち、巻取部１６から先端部２１側にテープ１２を繰り出す方向を、繰り出し方向Ｃｆと呼ぶ。これに対して、長さ方向Ｃのうち、先端部２１から巻取部１６側にテープ１２を繰り込む方向を、繰り込み方向Ｃｂと呼ぶ。

図１から図３に示すように、底辺部２４は、テープ１２が１重に配置されており、稜線部２２ａと稜線部２２ｆ、稜線部２２ｂと稜線部２２ｃ、稜線部２２ｄと稜線部２２ｅは、テープ１２が２重に配置される。そして、四面体の頂上部Ａの近傍と底面頂部Ｂの近傍の２箇所で結束部材１３により結束して互いの稜線部２２を平行に成型する。

さらに、上記構成からなるフレーム構造体１は、使用者Ｕによるリモートコントローラ１９の操作に応じて、三次元フレーム構造を変形可能に構成されている。具体的には、フレーム構造体１は、テープ１２を長さ方向Ｃに移動させるモータ１７ａ、１７ｂ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｇ、１７ｈ（テープ移動手段）と、各モータ１７ａ、１７ｂ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｇ、１７ｈを独立して駆動制御するモータ制御部１８（制御手段）と、を更に含んで構成される。

図２および図４に示すように、第１ジョイント部１４は、テープ１２により形成された四面体の頂上部Ａに配置されており、並列に配置された２つのガイドローラ４１ａ、４１ｂ（以下、総称してガイドローラ４１ともいう。）と、ガイドローラ４１ａ、４１ｂをそれぞれ回動可能に連結する連結部材４２とから構成されている。なお、図４は、図１で示す矢印Ｄ方向からの部分拡大平面図である。

ガイドローラ４１は、円柱形状を有しており、周面上にテープ１２を巻回することにより折曲部２３ｃと折曲部２３ｆを形成する。

連結部材４２は、金属製の材質で構成されている。この連結部材４２は、上面視すると三叉形状を有しており、ガイドローラ４１の周面上でテープ１２が摺動可能にガイドローラ４１の回転軸と連結する軸連結部４３と、巻取部１６と連結する巻取連結部４４とから構成されている。この軸連結部４３と巻取連結部４４により、２つのガイドローラ４１と巻取部１６とを連結する。

図２および図５に示すように、第２ジョイント部１５ａ〜１５ｃ（以下、総称して第２ジョイント部１５ともいう。）は、テープ１２により形成された四面体の底面頂部Ｂにそれぞれ配置されており、テープ１２を厚み方向から挟持する一対の駆動ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｇ、５１ｈ（以下、総称して一対の駆動ローラ５１ともいう。）と、一対の駆動ローラ５１をそれぞれ回動可能に支持する３つの摺動ガイド５２ａ〜５２ｃ（以下、総称して摺動ガイド５２ともいう。）から構成されている。

一対の駆動ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｇ、５１ｈは、円柱形状を有しており、周面上にテープ１２を巻回することにより折曲部２３ａ、２３ｂ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｇ、２３ｈをそれぞれ形成する。この一対の駆動ローラ５１は、上面視すると上下方向に一対配置されるとともに四面体の底面頂部Ｂに各２つ上下方向に配置されている。

また、一対の駆動ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｇ、５１ｈは、モータ１７ａ、１７ｂ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｇ、１７ｈによりそれぞれ回転駆動が可能である。駆動ローラ５１が回転することによりテープ１２の繰り出しおよび繰り込みを行う。また、また、駆動ローラ５１は、ロータリエンコーダなど、ローラの回転量を検出する検出機構を内蔵し、検出した回転量をテープ１２の移動量として、モータ制御部１８に通知する。

摺動ガイド５２は、四面体の底面頂部Ｂに各１つ配置され、一対の駆動ローラ５１ｈと一対の駆動ローラ５１ａは摺動ガイド５２ａが、一対の駆動ローラ５１ｂと一対の駆動ローラ５１ｄは摺動ガイド５２ｂが、一対の駆動ローラ５１ｅと一対の駆動ローラ５１ｇは摺動ガイド５２ｃがそれぞれ回動可能に支持する。

また、摺動ガイド５２は、側面視すると略逆Ｔ字形状を有しており、両側面側にテープ１２の折曲部２２が位置する垂直板部５３と、垂直板部５３とともに一対の駆動ローラ５１を回動可能に支持する水平板部５４とから構成されている。この垂直板部５３および水平板部５４により、一対の駆動ローラ５１に繰り込まれるテープ１２の折れ曲がりを強制する。

図２に示すように、モータ１７ａ、１７ｂ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｇ、１７ｈ（以下、総称してモータ１７ともいう。）は、上述したように、一対の駆動ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｇ、５１ｈを回転駆動して、テープ１２を長さ方向Ｃ、すなわち繰り出し方向Ｃｆ、または繰り込み方向Ｃｂに移動する。

モータ制御部１８は、ＣＰＵ、メインメモリ、ストレージ、入出力インタフェースなどから構成されるコンピュータであって、制御用プログラムがインストールされることで、モータ１７に駆動電流を出力してモータ１７を駆動して駆動ローラ５１の回転方向と回転量を制御する機能を実現する。具体的には、モータ制御部１８は、図２に示すように、リ
モートコントローラ１９から操作データを受信する操作データ受信部１８０（操作データ受信手段）と、操作データに応じて目標座標を設定する目標座標設定部１８１と、目標座標に基づいて、当該目標座標に頂部が位置する三次元フレーム構造を形成可能な折曲点（以下、目標折曲点）を算出する折曲点算出部１８２と、モータ１７を駆動する駆動電流出力を出力する駆動電流出力部１８３と、を有する。

操作データ受信部１８０は、リモートコントローラ１９から、三次元フレーム構造を変形操作するための操作データを受信する。三次元フレーム構造を変形操作するための操作データとして、具体的に、操作データ受信部１８０は、テープ１２により形成された四面体の頂上部Ａの位置座標を指示するデータを受信する。また、本実施形態では、次のようにして三次元空間を規定する。例えば図６に示すように、Ｘ軸とＹ軸をそれぞれ互いに直行する水平方向とし、Ｚ軸を鉛直方向とする。また、第２ジョイント部１５ａ〜１５ｃが接地する底面上の任意の点を原点（０，０，０）とする。上記のように規定した三次元空間において、操作データにより指示される位置座標を（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ）とする。なお、本実施形態では、頂上部Ａに対して位置座標を指示するものとするが、これに限らず例えば底面頂部Ｂに対しても位置座標を指示してもよい。

目標座標設定部１８１は、操作データが指示する位置座標（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ）を目標座標に設定して、設定した目標座標を折曲点に通知する。なお、操作データを複数回受信した場合には、最後に受信した操作データが指示する位置座標を目標座標に設定に設定すればよい。

折曲点算出部１８２は、目標座標設定部１８１により設定された目標座標に基づいて、図２に示す実空間に対応した仮想的な三次元空間上に、図６（Ａ）に示すような、頂部Ｐ１〜頂部Ｐ４からなり頂部Ｐ１が目標座標に位置する四面体を作図する。そして、折曲点算出部１８２は、作図した四面体に対応する三次元フレーム構造を形成可能なテープ１２の目標折曲点を算出する。具体的には、折曲点算出部１８２は、図６（Ｂ）に示すように、先端部Ｓから基端部Ｅまでのテープ全長ＴＬと、先端部Ｓを基準とした各目標折曲点Ｃ１〜Ｃ８の位置情報（長さ）を算出する。ここで、先端部Ｓは先端部２１に対応し、基端部Ｅは基端部２５に対応し、目標折曲点Ｃ１〜Ｃ８は、それぞれ折曲部２３ａ〜２３ｈに対応する。実際にテープ１２を用いて形成される四面体では、第１ジョイント部１４および第２ジョイント部１５ａ〜１５ｃなどの取付位置に起因して、三次元フレーム構造の折曲部２３と、仮想的に作図した四面体から得られる折曲点とが完全に一致しない。このため、折曲点算出部１８２は、作図した四面体に対応する三次元フレーム構造を形成可能なテープ１２の目標折曲点を、第１ジョイント部１４および第２ジョイント部１５ａ〜１５ｃなどの取付位置等に基づいて補正して、目標折曲点として算出すればよい。

なお、目標折曲点は、上述した幾何学的な計算処理により取得することに限定されない。例えば、目標座標と目標折曲点との対応関係を示す情報（折曲点情報）をストレージなどの記憶手段に予め記憶しておき、当該ストレージにアクセスして目標座標と対応関係にある折曲点を目標折曲点として駆動電流出力部１８３に通知してもよい。

駆動電流出力部１８３は、折曲点算出部１８２により算出されたテープ全長ＴＬとなり、かつ、折曲部２３ａ〜２３ｈが目標折曲点Ｃ１〜Ｃ８となるように、モータ１７を駆動する駆動電流出力を出力する。具体的に、駆動電流出力部１８３は、駆動ローラ５１から通知される実回転量から実際の折曲点を検出して、当該折曲点と目標折曲点との差分が収束するように駆動ローラ５１を回転することにより、正確にテープ１２の移動量ないし折曲点を制御する。

ここで、モータ１７を駆動する一例を図８を用いて説明する。まず、本例では図７（Ａ
）に示すように、頂上部Ａと底面頂部Ｂとからなる四面体を、頂部Ｐ１〜頂部Ｐ４からなり頂部Ｐ１が目標座標に位置する四面体に変形するものとする。

このような変形を行うため、図８に示すように、タイミングＴ１において、駆動電流出力部１８３は、モータ１７ａ、１７ｈを駆動して、折曲部２３ａに対応する折曲点Ｃ０１（Ｂ）を目標折曲点Ｃ１（Ｐ２）に変化させるのと同時に、基端部２５に対応する点Ｅ０（Ａ）を点Ｅ（Ｐ１）に変化させる。

次に、タイミングＴ２において、駆動電流出力部１８３は、折曲部２３ａと基端部２５を固定した状態で、モータ１７ａを駆動して、折曲部２３ｂに対応する折曲点Ｃ０２（Ｂ）を目標折曲点Ｃ２（Ｐ３）に変化させる。

次に、タイミングＴ３において、駆動電流出力部１８３は、折曲部２３ａ、２３ｂと基端部２５を固定した状態でモータ１７ｂ、１７ｄを駆動して、折曲部２３ｃに対応する折曲点Ｃ０３（Ａ）を目標折曲点Ｃ３（Ｐ１）に変化させるのと同時に、折曲部２３ｄに対応する折曲点Ｃ０４（Ｂ）を目標折曲点Ｃ４（Ｐ３）に変化させる。

次に、タイミングＴ４において、駆動電流出力部１８３は、折曲部２３ａ〜２３ｄと基端部２５を固定した状態でモータ１７ｄを駆動して、折曲部２３ｅに対応する折曲点Ｃ０５（Ｂ）を目標折曲点Ｃ５（Ｐ４）に変化させる。

次に、タイミングＴ５において、駆動電流出力部１８３は、折曲部２３ａ〜２３ｅと基端部２５を固定した状態でモータ１７ｅ、１７ｇを駆動して、折曲部２３ｆに対応する折曲点Ｃ０６（Ａ）を目標折曲点Ｃ６（Ｐ１）に変化させるのと同時に、折曲部２３ｇに対応する折曲点Ｃ０７（Ｂ）を目標折曲点Ｃ７（Ｐ４）に変化させる。このような折曲部２３ｆ、２３ｇの変化に連動して、折曲部２３ｈに対応する折曲点Ｃ０８（Ｂ）が、目標折曲点Ｃ８（Ｐ２）に変化することとなる。

上記のタイミングＴ１〜Ｔ５に従って、折曲部２３に対応する折曲点が変化することで、図８（Ａ）に示すように、四面体の頂上部Ａを、目標座標Ｐ１（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ）に変化することとなる。

（２．収納方法）
次に、図１から図３を参照して、フレーム構造体１の収納方法について説明する。フレーム構造体１の収納方法の一例では、底辺部２４ａ〜２４ｃの両端から略等距離にある点を折り曲げ、三次元フレーム構造を高さ方向に引き伸ばすことにより、四面体の三次元フレーム構造を縦長状に折り畳む。

上述したように、テープ１２の曲げ剛性には異方性があるため、図１に示す底辺部２４を折り曲げることができ、また、ガイドローラ４１や一対の駆動ローラ５１の周面上をテープ１２が摺動するため、四面体の三次元フレーム構造を縦長状に変形し、筒状容器に収納することができる。

なお、結束部材１３を外し、ガイドローラ４１や一対の駆動ローラ５１の周面上に巻回されたテープ１２を解いてから、一気にテープ１２を巻き取ることも可能である。

図１および図２に示すように、折曲部２３ｃと折曲部２３ｆは、ガイドローラ４１の周面上にテープ１２を巻回することにより形成している。また、折曲部２３ａ、２３ｂ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｇ、２３ｈは、一対の駆動ローラ５１の周面上にテープ１２を巻回することにより形成している。このため、ガイドローラ４１や一対の駆動ローラ５１の周面
上に巻回されたテープ１２を解くことにより、形成した折曲部２３を含むテープ１２を容易に巻取部１６の内部に巻き取ることができる。

（３．展開方法）
次に、フレーム構造体１の展開方法について説明する。フレーム構造体１の展開方法の一例として、底辺部２４ａ〜２４ｃの両端から略等距離にある点を折り曲げ、四面体の三次元フレーム構造を縦長状に折り畳むことにより収納した場合は、テープ１２の復元力により展開することができる。また、テープ１２を巻き取ることにより四面体の三次元フレーム構造を巻取部１６の内部に収納した場合は、図１に示すように新たに組み立てて展開する。

（４．処理工程）
上述したように構成されたフレーム構造体において、図８に従って、モータ制御部１８の具体的な処理工程を説明する。

ステップＳ８１において、操作データ受信図１８０は、テープ１２により形成された四面体の頂上部Ａの位置座標を指示する操作データを受信して、ステップＳ９２に進む。

ステップＳ８２において、目標座標設定部１８１は、操作データが指示する位置座標（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ）を目標座標に設定して、ステップＳ８３に進む。

ステップＳ８３において、折曲点算出部１８２は、目標座標設定部１８１により設定された目標座標に基づいて、上述したように、先端部Ｓから基端部Ｅまでのテープ全長ＴＬと、先端部Ｓを基準とした各目標折曲点Ｃ１〜Ｃ８の位置情報を算出して、ステップＳ８４に進む。

ステップＳ８４において、駆動電流出力部１８３は、上述した図７（Ｂ）に示したように、タイミングＴ１〜Ｔ５に分けてモータ１７を駆動して、折曲部２３ａ〜２３ｈを目標折曲点に順次変化させて、図７（Ａ）に示すように四面体の頂上部Ａを目標座標Ｐ１、つまり、操作データにより指示する位置座標（ｘｔ、ｙｔ、ｚｔ）に変化させて、図８に示す処理を終了する。

上記のように、図８に示す処理によれば、リモートコントローラ１９により外部から受信した操作データに応じて目標座標を設定し、設定した目標座標に応じて三次元フレーム構造を収納および展開に適した形状に容易に変形することができる。

また、図８に示す処理によれば、リモートコントローラ１９からの遠隔操作により、フレーム構造体の使用者Ｕがフレーム構造体に近づくことなく、リモートコントローラ１９を操作することで、三次元フレーム構造を構成する頂部を目標座標に移動することができる。つまり、フレーム構造体の使用者Ｕに、利便性の高い操作環境を提供することができる。

なお、操作データは、頂上部Ａの位置座標を指示するデータに限らず、例えば、次の第１乃至第２変形例のように、リモートコントローラ１９の位置情報を操作データとして扱ってもよい。

（第１変形例）
第１変形例について、図９に示すフローチャートに沿って説明する。

ステップＳ９１において、操作データ受信部１８０は、操作データとして、三次元空間
におけるリモートコントローラ１９の位置座標（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）を示すデータを受信して、ステップＳ９２に進む。

ステップＳ９２において、目標座標設定部１８０は、操作データが示すリモートコントローラ１９の位置座標（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）の変化に応じて、目標座標を設定する。具体的には、図１２に示すように、リモートコントローラ１９の使用者Ｕが矢印Ｙ方向に移動して、位置座標（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）が変化した場合、目標座標設定部１８０は、現在の頂上部Ａ１の位置座標から矢印Ｙ方向の延長上にある座標Ｔを目標座標に設定して、ステップＳ９３に進む。ここで、現在の頂上部Ａ１の位置座標から目標座標までの距離は、例えば、リモートコントローラ１９の位置座標の変化量に比例して長くすることで、リモートコントローラ１９の動きをより忠実に模擬することができる点で好ましい。

ステップＳ９４において、折曲点算出部１８２は、目標座標設定部１８１により設定された目標座標に基づいて、上述したように、先端部Ｓから基端部Ｅまでのテープ全長ＴＬと、先端部Ｓを基準とした各目標折曲点Ｃ１〜Ｃ８の位置情報を算出して、ステップＳ９４に進む。

ステップＳ９４において、駆動電流出力部１８３は、上述した図７（Ｂ）に示したように、タイミングＴ１〜Ｔ５に分けてモータ１７を駆動して、折曲部２３ａ〜２３ｈを目標折曲点に順次変化させて、四面体の頂上部Ａを目標座標Ｔに変化させて、図１０に示す処理を終了する。

上記のように、図９に示す処理によれば、リモートコントローラの位置座標（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）の変化に応じて目標座標を設定することで、リモートコントローラ１９の位置情報の変化に三次元フレーム構造の頂部を追従させることができる。このようにしてリモートコントローラ１９を保持する使用者Ｕとフレーム構造体との間で擬似的なコミュニケーションするような、言い換えればインタラクティブな演出を、フレーム構造体に行わせることができる。

（第２変形例）
第２変形例について、図１１に示すフローチャートに沿って説明する。

ステップＳ１１１において、操作データ受信部１８０は、操作データとして、例えば図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、三次元空間におけるリモートコントローラ１９の位置座標（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）を示すデータを受信して、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２において、目標座標設定部１８１は、操作データが示すリモートコントローラの位置座標（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）から頂上部Ａの座標までの距離を算出して、ステップＳ１１３に進む。例えば図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、リモートコントローラ１９の位置座標（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）から頂上部Ａの位置座標までの距離ｄ１、ｄ２が、それぞれ目標座標設定部１８１により算出される。

ステップＳ１１３において、目標座標設定部１８１は、算出した距離に応じて目標座標を設定して、ステップＳ１１４に進む。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す例に当てはめると、距離ｄ１より短い距離ｄ２の場合は、図１２（Ａ）に示す場合よりも頂上部Ａがより長く移動するような目標座標Ｔを設定する。このようにして、リモートコントローラと三次元フレーム構造である四面体の頂上部Ａとの距離が近いほど三次元フレーム構造を大きく変形させることができる。

ステップＳ１１４において、折曲点算出部１８２は、目標座標設定部１８１により設定
された目標座標に基づいて、上述したように、先端部Ｓから基端部Ｅまでのテープ全長ＴＬと、先端部Ｓを基準とした各目標折曲点Ｃ１〜Ｃ８の位置情報を算出して、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５において、駆動電流出力部１８３は、上述した図７（Ｂ）に示したように、タイミングＴ１〜Ｔ５に分けてモータ１７を駆動して、折曲部２３ａ〜２３ｈを目標折曲点に順次変化させて、四面体の頂上部Ａを目標座標Ｔに変化させて、図１２に示す処理を終了する。

上述したように、図１１に示す処理によれば、リモートコントローラ１９の位置情報と三次元フレーム構造の頂部とに応じて、例えばリモートコントローラ１９と頂上部Ａとの距離に応じてテープを移動させることで、三次元フレーム構造を所定の形状に変形する。このようにして、例えばリモートコントローラ１９と三次元フレーム構造の頂上部Ａとの距離が近いほど三次元フレーム構造を大きく変形させることにより、リモートコントローラ１９を保持する使用者Ｕとフレーム構造体との間で擬似的なコミュニケーションするような、言い換えればインタラクティブな演出を、フレーム構造体に行わせることができる。

（５．その他）
なお、モータ１７は、駆動ローラ５１を駆動するのに代えて、例えば底面部２４の間に新たに設けたローラを駆動することで、テープ１２を移動させてもよい。言い換えれば、底面部２４ａの間を駆動点としてテープ１２を移動してもよい。このようにモータが駆動するローラの配置位置は特定の位置に限定されないが、特に、モータ１７が、四面体の頂部又はその近傍に配置されている駆動ローラ５１を駆動することが好ましい。つまり、モータ１７が、底面頂部Ｂ又はその近傍に配置されていることにより、底面部２４をできるだけ短くする、言い換えれば、テープ上で隣り合う折曲部の間の距離をできるだけ短くすることができる。この結果、三次元フレーム構造を、使用に適したより小さい形状に容易に変形することができる。

また、上述したように構成されたフレーム構造体１の「集約箇所Ｆ」は、機械的な固い結合でも緩い結合でもよい。

上述したように構成されたフレーム構造体１は、駆動ローラ５１が回転することによりテープ１２の繰り出しおよび繰り込みが可能であるため、繰り出しおよび繰り込みによりテープ１２を移動、第１ジョイント部１４および第２ジョイント部１５の位置を移動することにより、三次元フレーム構造を所定の形状に変形することができる。例えば、直稜四面体の形状、垂心四面体の形状、当面四面体の形状等、様々な四面体の形状に形成することができる。

また、上述したように構成されたフレーム構造体１のテープ１２は、曲げ剛性に異方性があるので、長さ方向に沿って容易に折曲可能である一方、幅方向に沿って折り曲げるのが難しい。つまり、テープ１２を折り曲げまたは捻り曲げることにより、三次元フレーム構造を変形自在にすることができる。

さらに、上述したように構成されたフレーム構造体１は、第２ジョイント部１５の数を増加することにより、四面体のみならず、四角錐の形状、五角錐の形状、六角錐の形状等の様々な角錐の形状にも形成することができる。さらに、立方体を含む、五面以上を有する任意の立体にも形成することができる。

（６．他の実施形態）
上述したフレーム構造１では、フレーム構造体の全部が１本のテープ１２により形成される場合を図示して説明したが、複数本のテープ１２を組み合わせることで１つの三次元フレーム構造をなしてもよい。すなわち、１本のテープによりフレーム構造体の一部を形成する形状であってもよい。

上述したフレーム構造体１では、稜線部２２の結束がそれぞれ２箇所である場合を図示して説明したが、平行に成型する稜線部２２に対して少なくとも１箇所で結束されていればよく、強度の確保のため２箇所以上で結束されていてもよい。

また、上述したフレーム構造体１では、テープ１２を繰り出しおよび巻き取る巻取部１６は、四面体の頂上部に配置されている場合を図示して説明したが、フレーム構造体の重心を安定させるため、四面体の底面側に配置してもよい。

さらに、上述したフレーム構造体１では、駆動ローラ５１は、モータ１７により回転駆動する場合について説明したが、駆動ローラ５１のうちの少なくとも１つの一対の駆動ローラ５１がモータにより回転駆動するように構成してもよい。さらに、一対の駆動ローラ５１のうち一方の駆動ローラ５１のみがモータにより回転駆動するように構成してもよい。このように構成しても三次元フレーム構造を容易に変形することができる。

また、上述したフレーム構造体１では、連結部材４２は、金属製の材質で構成されている場合について説明したが、連結部材４２の材質は適宜変更が可能である。

そして、上述したフレーム構造体１では、複数の折曲部２３ａ〜２３ｈが第１ジョイント部１４または第２ジョイント部１５により集約され、集約された集約箇所Ｆの全てを頂部（頂上部Ａまたは底面頂部Ｂ）とする四面体となっている場合について説明したが、折曲部２３（２３ａ〜２３ｈ）のいずれかが集約箇所Ｆに集約していなくてもよく、集約箇所Ｆの全てが頂部とならなくてもよい。なお、集約箇所Ｆは、上述したように、機械的に固い結合でも緩い結合でもよい。

上述したフレーム構造体１は様々な用途で使用することができる。例えば、空間演出、デザイン家具、舞台装置、建築、産業機械、宇宙産業等で使用することができ、用途は問わない。

１ フレーム構造体
１２ テープ
１３ 結束部材
１４ 第１ジョイント部
１５ａ〜１５ｃ 第２ジョイント部
１６ 巻取部
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｇ、１７ｈ モータ
１８ モータ制御部
１８０ 操作データ受信部
１８１ 目標座標設定部
１８２ 折曲点算出部
１８３ 駆動電流出力部
１９ リモートコントローラ
２１ 先端部
２２ａ〜２２ｆ 稜線部
２３ａ〜２３ｈ 折曲部
２４ａ〜２４ｃ 底辺部
２５ 基端部
４１ａ、４１ｂ ガイドローラ
４２ 連結部材
４３ 軸連結部
４４ 巻取連結部
５１ａ〜５１ｆ 駆動ローラ
５２ａ〜５２ｃ 摺動ガイド
５３ 垂直板部
５４ 水平板部
Ａ 頂上部
Ｂ 底面頂部
Ｆ 集約箇所
Ｕ 使用者

Claims (4)

1. 有端状又は無端状のテープと、
   前記テープを折り曲げてなる複数の折曲部を、少なくとも１つの集約箇所で集約する集約手段と、
   前記テープを長さ方向に移動させる１つ以上のテープ移動手段と、
   前記テープ移動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記集約箇所を頂部に含む三次元フレーム構造の一部又は全部が前記テープにより形成されており、
   前記制御手段は、三次元フレーム構造を変形操作するための操作データを受信する操作データ受信手段と、前記受信した操作データに応じて、三次元空間における１つ以上の目標座標を設定する目標座標設定手段と、を有し、
   前記設定した目標座標に基づいて前記テープ上で隣り合う前記折曲部の間の距離が変化して前記三次元フレーム構造を構成する頂部のうち少なくとも１つの頂部が前記目標座標に移動するように、前記テープ移動手段を制御する、フレーム構造体。
2. 前記操作データ受信手段は、三次元フレーム構造を構成する頂部のうち少なくとも１つの頂部の座標位置を指示するデータを、前記操作データとして受信し、
   前記目標座標設定手段は、前記操作データにより指示される座標位置を、前記目標座標に設定する、請求項１に記載のフレーム構造体。
3. 前記操作データ受信部は、リモートコントローラから、三次元空間における前記リモートコントローラの位置座標を示すデータを、前記操作データとして受信し、
   前記目標座標設定手段は、前記操作データが示すリモートコントローラの位置座標の変化に応じて、前記目標座標を設定する、請求項１に記載のフレーム構造体。
4. 前記操作データ受信部は、リモートコントローラから、三次元空間における前記リモートコントローラの位置座標を示すデータを、前記操作データとして受信し、
   前記目標座標設定手段は、前記操作データが示すリモートコントローラの位置座標と前記三次元フレーム構造の少なくとも１つの頂部の座標と距離に応じて、前記目標座標を設定する、請求項１に記載のフレーム構造体。