RhinestonePrinter: カスタマイズ可能なラインストーン造形手法

カスタマイズ可能なラインストーン造形手法を提案する.本手法では,UV プリンタを用いてカラーインクで底面パターンを印刷し,その上に透明インクを盛り上げてストーンを印刷することで,ラインストーンを造形する.底面パターンや配色,印刷素材等をカスタマイズすることでラインストーンの外観をデザインすることができる.さらにレイアウトしたラインストーンは UV プリンタで一度にまとめて印刷することが可能である.

本手法で制作したラインストーン作品の外観と印刷用データ.(a) スマートフォンケース.(b) ステッカー.(c) アクセサリー

発表・採択等

  • ワークショップ.公立はこだて未来大学 塚田研究室 島元諒.オリジナルのステッカーを作ろう! ラインストーンワークショップ .FabLab SENDAI – FLAT.2022/12/18.[外部リンク(FabLab SENDAI)]
  • 島元 諒, 塚田 浩二. RhinestonePrinter: カスタマイズ可能なラインストーン造形手法の提案. WISS2022予稿集, ロングティザー発表 T05/デモ発表 2-C02. 2022-12. [PDF]
  • 島元 諒.UVプリンタを用いたラインストーン造形システムの開発.独立行政法人情報処理推進機構(IPA)2022年度未踏IT人材発掘・育成事業 採択.https://www.ipa.go.jp/jinzai/mitou/2022/gaiyou_ok-3.html 

3Dプリンタを用いた封蝋表現手法

本研究では,熱溶解積層方式 3D プリンタを G-code で直接制御することで,封蝋表現を実現する手法を提案する.具体的には,ノズルの温度をフィラメントの適正温度よりも高温に設定し,一箇所に多量のフィラメントを押し出す.次に,手動または自動で型をフィラメントへ押し込むことで,樹脂を封蝋のように固定する.

発表

磁性流体を用いたさりげない波紋表現手法の提案

磁性流体とは,強磁性の粉末を分散させたコロイド溶液である.強力な磁石等に近づけることで,スパイク状に隆起する.このスパイク状の隆起はメディアアート等で広く活用されている.我々は,こうしたスパイク状の隆起は独特の美しさを持つが,日常生活には馴染みにくいと考えた.そこで本研究では,磁性流体にオイルを混合させることで,スパイク状の隆起を抑制し,さりげない波紋のような手法を提案する.

波紋の生成/消失の時間変化

発表

  • 野間 直生, 塚田 浩二. 磁性流体を用いたさりげない波紋表現手法の提案. WISS2022予稿集, 3-B12. 2022-12. [PDF]

小型ロボットとテクスチャを組み合わせた情報提示手法の提案

本研究では,複数台の小型ロボットとテクスチャを組み合わせた情報提示手法を提案する.交換可能なテクスチャを備えた小型ロボットを物理的に駆動し,形状/動き等を変化させることで,ユーザに対して触覚的/視覚的な情報提示を行う.

小型キューブ型ロボット toio を使用して実装を行った.利用例の一つを右図に示す.あらかじめ決められた時間になると小型ロボットがユーザの腕に向かって移動し,最初はなだらかなテクスチャで,徐々に鋭く刺激の強いテクスチャで刺激を与える.

発表

  • 家山 剣, 塚田 浩二. 小型ロボットとテクスチャを組み合わせた情報提示手法の提案. WISS2022予稿集, デモ発表, 2-B16. 2022-12. [PDF]

RayLeight: レイリー散乱を用いたマトリクスディスプレイの提案

本研究では、青空や夕焼けを生むレイリー散乱という現象に着目し、アクリルエマルジョンが溶け込んだ溶液と光源を組み合わせることで、レイリー散乱を応用したディスプレイを制作する。本システムにより、日常生活に馴染んだ印象的な情報提示を目指す。
その第一歩として、次のような実験・実装を行った。まず、溶液の濃度や白色光を照射する向きによって発色がどのように変化するかを検証し、ディスプレイの基本部品(透明の角型容器に溶液を封入したもの)を作成した。部品をマトリクス状に並べ、底面に配置した白色LEDで照らすことで、任意の部品の色を変化させるディスプレイを試作した。

コンセプト:(1) レイリー散乱現象を引き起こす素材を、取り回しが容易で配置の自由度が高い形に加工(部品化)し、(2) 光源と組み合わせたディスプレイを設計する
試作したディスプレイの表示例:4 × 2 に部品を配置して底面LEDを全点灯したときの側面(左)と上面(右)の写真

発表

  • 袴田 結女, 沖 真帆, 塚田 浩二. RayLeight : レイリー散乱を用いた立体ディスプレイの試作. WISS2022予稿集, デモ発表, 3-A08. 2022-12. [PDF]
  • 袴田 結女,沖 真帆,塚田 浩二.RayLeight: レイリー散乱を用いたマトリクスディスプレイの提案.研究報告エンタテインメントコンピューティング(EC),2022-EC-63(12),pp.1-7.2022-03-11.[PDF]

可変抵抗に操作感を付与するためのインタラクティブな機構モデリング支援ツール

低価格帯3Dプリンタの普及により,個人レベルでも様々な機構部品を設計/出力することが可能になった.しかし,一般に部品設計には専門的なアプリケーションを使いこなす必要があり,習得には多大な時間と労力が掛かる.本研究では,先行研究として提案した「可変抵抗に操作感を付与する外骨格機構」に焦点を当てた,インタラクティブな機構モデリング支援ツールを作成する.

作成した支援ツール(スライダー型可変抵抗バージョン).先行研究では,3Dモデルを作成するためにスクリプト言語(OpenSCAD)で記述する必要があった.本ツールは触覚パーツのパラメータ(位置や数,種類等)をGUIで入力するため,手軽に設計できる.


発表

  • 山本 侑吾,塚田 浩二.可変抵抗に操作感を付与するためのインタラクティブな機構モデリング支援ツール.インタラクション2022論文集,インタラクティブ発表,1D-07,pp.160-163,2022-02-28.[PDF]

MagTile:多様な操作が可能なマグネット式インタフェースの提案

本研究では、磁石のフィードバックを利用した入力デバイスを提案する。ボードとスイッチの2つのモジュールで構成され、ボードにスイッチを乗せて動かすことで操作する。操作方法は、回転・ピボット・押すの3種類に対応する。2つのモジュールには磁石が埋め込まれており、操作した際のフィードバックを触覚や音で得ることができる。また、操作をセンシングする電子回路はボード部/スイッチ部の一方に埋め込めばよいため、用途で使い分けることができる。

システム構成
磁石によるフィードバックを活用した3種類の操作
MagTileを用いた応用例の一つ。3種類の操作を使って、ボード裏に配置したLEDの色変更・輝度調整・全面への反映を行う。
MagTileを用いた応用例の一つ:研究室紹介装置。メンバーの名前が書かれたスイッチにIDタグを埋め込み、装置で固有IDを識別することで、そのメンバーのプロフィール情報や研究プロジェクトを表示/切り替えする。

発表

  • 情報処理学会 EC研究会2021年度学生優秀賞 受賞.
  • 晴山 京汰,塚田 浩二.MagTile:多様な操作が可能なマグネット式インタフェースの試作.研究報告エンタテインメントコンピューティング(EC),2022-EC-63(14), pp.1-8.2022-03-11. [PDF]
  • 晴山 京汰,塚田 浩二.多様な操作が可能なマグネット式インタフェースの提案.WISS2021予稿集.デモ発表,3-B04. 2021-12.[PDF]

可変抵抗にクリック感と重みを付与する外骨格機構

3Dプリンタで造形可能な物理的な機構のみを利用して,可変抵抗(スライダー型/ダイヤル型)に触覚的なフィードバックを与える手法を提案する.一般的な可変抵抗に容易に脱着できる,クリック感と重みを個別に設計できる,低価格なFDM式3Dプリンターで手軽に造形できる,視覚的手掛かりの有無を切り替えて造形できる,等の特徴を持つ.外骨格機構として,スライダー型とダイヤル型の2種類の可変抵抗を対象に実装した.

コンセプト図と構成パーツ例.市販の可変抵抗器(スライダー/ボリューム)に,3Dプリントした軸受けとカバーを取り付けることで,クリック感や重みを付与する.

サンプルデータ

発表

  • 塚田 浩二,新山 大翔,沖 真帆.可変抵抗にクリック感と重みを付与する外骨格機構の提案.インタラクション2021論文集,インタラクティブ発表(プレミアム発表),1B02,pp.193-197,2021-03.[PDF]

カスタマイズ可能な二次元レンチキュラを用いた多視点情報提示手法

レンチキュラレンズとは,かまぼこ型の凸レンズが連なったシート状のレンズである.これを複数画像を交互に分割して配置した合成画像の上に重ねることで,見る角度によって画像が切り替わって見える.この仕組みは一般にレンチキュラと呼ばれ,傾けるとアニメーションするカードや,ユーザの視点によって絵柄が変化するポスター等の印刷物に広く利用されている.さらに,裸眼立体視表現などディスプレイへ応用する研究も行われている.一方,従来のレンチキュラでは一次元方向でしか画像を切り替えることができず,一般のユーザが扱うためにはレンズを印刷物等に精密に張り合わせる必要があり,敷居が高い問題があった.よって,3D プリンタやレーザーカッターのように個人レベルのモノづくりではあまり利用されてこなかった.

本研究では,UV プリンタで造形可能なレンズアレイを用いた二次元レンチキュラを提案する.二次元レンチキュラでは,凸レンズを二次元方向に敷き詰めたレンズアレイをディスプレイや印刷物と組み合わせることで,視点に応じて二次元方向に画像が変化する情報提示を行うことができる.また,小型マイコン/スマートフォン/タブレット等の多様なサイズのディスプレイに適応したり,レンズの焦点距離を変えることで視認性を調整することもできる.



本研究の概要.
二次元レンチキュラを用いて視点に応じて画像が変化する情報提示を行う(左).
レンズアレイは多様なサイズ/厚み等にカスタマイズして造形できる(右).
二次元レンチキュラの概要.
レンズの下に円状の色画像を配置(左)すると,見る角度によって色が2次元的に変化する(右).
画像パターン設計ツール

発表

  • ワークショップ.公立はこだて未来大学 塚田研究室 島元諒.角度を変えるとイラストが変わる!キーホルダーワークショップ .FabLab SENDAI – FLAT.2022/03/20.[外部リンク(FabLab SENDAI)]
  • 島元 諒,塚田 浩二.UVプリンタを用いた二次元レンチキュラのカスタマイズ性の検討と試作.WISS2021予稿集.デモ発表,3-R-13.2021-12.[PDF]
  • 島元 諒,塚田 浩二,カスタマイズ可能な二次元レンチキュラを用いた多視点情報提示手法の提案,WISS2020予稿集,pp.25-30,登壇発表(ショート),2020-12. [PDF]

UVプリンタを用いたレンズ造形手法の提案

レンズは,身近なものから精密機器まで幅広く利用されている.近年,デジタル工作機械の普及により,個人レベルでのものづくりの幅が広がっているが,レンズを作ることは一般に困難である.本研究では,FabLab などを中心に普及しつつある UV プリンタに着目し,多様なレンズ造形手法を提案する.具体的には,UV プリンタを用いて透明インクを積層して形状を作り,その上に光沢の印刷を施すことで積層跡を埋め,なめらかな表面のレンズを造形する.印刷データ制作ツールの実装を行い,複数の作例を試作した.

発表

  • Koji Tsukada, Kei Sugiyama, Maho Oki. Lens Shaping Method and Applications Using UV Printer. Journal of Information Processing, 2022, Volume 30, Pages 97-106. 2022-02-15. [PDF]
  • Kei Sugiyama and Koji Tsukada. Proposal of Lens Shaping Method Using UV Printer. In The Adjunct Publication of the 32nd Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST ’19). pp.125-127. 2019.  [PDF]
  • 杉山 圭,塚田 浩二, UVプリンタを用いたレンズ造形手法とその応用, WISS2019論文集,登壇/デモ発表,pp.25-30,Sep,2019. [PDF]【デモ発表賞受賞】
  • 杉山 圭,塚田 浩二,UVプリンタを用いたレンズ造形手法の提案,インタラクション2019論文集,インタラクティブ発表,1B-24,pp.270-275,2019.[PDF]

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