A Research on Structural Concept and Mechanical Characteristics of Hierarchical Modular Structure System

分层模块化结构体系的结构概念及力学特性研究

• 批准号: 17360413
• 负责人: HIGUCHI Ken
• 金额: $ 10.69万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17360413/
• 关键词: Space Structure; Structure Engineering; Geometry; Control Engineering; Modeling Technique; Hierarchical System; Modular Structure; モジュラー構造物; 階層モジュラー構造物; 構造物システム; 構造形態; 自己相似; 回転写像; 相互作用

In this research, we propose a concept of hierarchical modular structure system and show the usefulness of the system for future structures corresponding to large or complicated structure system in extremity environment such as outer space. Concretely, we construct a first generation structure combining several identical module structures, and the several first generation structures form a next second generation structure. It is a basic concept of hierarchical modular structure system to form hierarchically keeping expanding over again, and the systematic technique based on geometric symmetry is presented. Furthermore, some control strategies using interaction between the modules in the hierarchical modular structure are examined, and we show the effectiveness with numerical calculation.In addition, integrating the structure and the assembly robot, flexible automatic self-assembly system is proposed. We discuss the characteristics of the automatic self-assembly system, and show the algorithm regarding automatic operation plan of self-assembly process. The effectiveness is shown with the simulation treating the case where intended form is formed from some initial state with two dimensional hexagonal modules as example. In order to show the possibility of self-assembly space structure systems, we produce hardware models and provide actual basic operation.

在这项研究中，我们提出了一个分层模块化结构系统的概念，并显示了该系统对对应于末端环境（例如外层空间）对应于大型或复杂结构系统的未来结构的实用性。具体而言，我们构建了第一代结构，结合了几个相同的模块结构，几个第一代结构形成了下一代结构。它是分层模块化结构系统的一个基本概念，可以在层次上再次扩展，并提出了基于几何对称性的系统技术。此外，研究了使用层次模块结构中模块之间相互作用的某些控制策略，并通过数值计算显示了有效性。加上整合结构和组装机器人，提出了柔性自动自组装系统。我们讨论自动组装系统的特征，并展示有关自组装过程自动操作计划的算法。通过模拟，以二维六边形模块为例，该示例显示了有效性。为了显示自组装空间结构系统的可能性，我们生产硬件模型并提供实际的基本操作。

项目成果

マルチセルインフレータブル構造によるテンセグリティシステム

具有多单元充气结构的张拉整体系统

• 发表时间: 2005
• 作者: 石村康生;樋口 健
• 通讯作者: 樋口 健

Hierarchical Self-Assembly Planning of Modular Structure Systems

模块化结构系统的分层自组装规划

• 发表时间: 2006
• 期刊: 25th International Space and Technology Symposium
• 作者: K.Ukegawa;M.C.Natori
• 通讯作者: M.C.Natori

自律分散モジュールで構成される宇宙構造物システムに関する研究

自主分布式模块组成的空间结构系统研究

• 发表时间: 2008
• 作者: N.Kishimoto;and M.C.Natori;岸本直子・請川克之・樋口健・名取通弘
• 通讯作者: 岸本直子・請川克之・樋口健・名取通弘

Finite element analysis of flexible membranes with deep folds

深褶皱柔性膜的有限元分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc. 5th International Conference on Computation of Shell and Spatial Structures, June 2005, Salzburg (CD Rom)
• 作者: K.Nakashino;M.C.Natori
• 通讯作者: M.C.Natori

複合膜面構造の展開解析

复合膜结构展开分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第49回宇宙科学技術連合講演会講演集,Nov.2005,広島 (CD Rom)
• 作者: 橋元賢志;岸本直子;宮崎康行;名取通弘
• 通讯作者: 名取通弘