2020年8月15日(土) 01:34 JST

5軸加工機の改良

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  • 2020年8月10日(月) 16:45 JST
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当研究室では、施設管理者の好意により、数年前から自由に使える屋外展示スペースをキャンパス内で借用しています。このスペースには大きめの木造作品を年2回制作して展示することにしており、現在はレシプロカル構造のタワーと多面体を展示中です。コロナ禍でゼミ運営にも不自由する昨今ですが、そういう状況でも新しい作品の計画をしぶとく進めており、恒例の秋のオープンラボでのお披露目を目標に、細々とですが活動しています。


5軸加工機による加工 作品 小皿<梅>
(関連リンク)
レシプロカル多面体、展示中です
レシプロカル構造、どう造ったか?
レシプロカルタワーを制作しました

これらの木造作品の制作においては、当研究室で独自開発中の5軸加工機を主に使用していますが、タイトな制作スケジュールのなかで、加工機システムとしてはアドホックな部分を少し残してしまっていました。期限までに作品を完成させることが第一優先ですので、スマートとは言いがたいワークフローでもだましだまし運用せざるを得ませんでした。

しかしながら研究室の学生は毎年のように入れ替わりますので、アドホックな部分を放置しておくと「これはどうするの?」とか「あれはどうするんだっけ?」のような事象がたびたび発生します。知識を属人的な状態で放置しておくと、たった数年であってもノウハウの継承が難しくなっていきます。

これまでは5軸加工機の精度や機能の向上を優先してきましたが、開発そのものが一段落ついたのもあり、次のステップに進む前にシステムの整理を行うことにしました。コロナ禍でアクティビティが落ちたことも見直し作業に踏み切る切欠になったと思います。

今回見直したのは大きく分類して以下の4項目です。

ロボットが余るなんて・・・

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  • 2020年7月 9日(木) 09:37 JST
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数年前に、エイヤッとそれこそ清水の舞台から飛び降りる決意でロボットを導入してから、あれよあれよとロボットが増え、すでに他所に移籍したものも含めると計8機のロボットが研究室にやって来ました。8機目の方はしばらく先になりますが、今回はその初代ロボットを活用した研究の紹介です。


3Dプリントロボット

メーカー名は伏せますが、このロボット、不具合が多くて本当に困りました。木材の切削など、振動が出る仕事をさせるとエンコーダが狂うのです。何度も修理を依頼しましたが、部品が日本国内にないことがあったり、本当にちゃんと働いている期間が短い、そんなロボットでした。大学の研究室の場合、顧客の依頼を納期までに仕上げる、そんなクリティカルなデッドラインはないのでなんとか使ってこられましたが、翌年以降、普通に動くロボットが研究室に入ってくると、木材切削からは退役しその後はタイル並べを細々と続けていましたが、いつしか電源も結線されることなく床にぽつんと放置されてしまいました。

論文の締め切りはあります。為念。

そんな様子を見て不憫に思ったのか、M2の学生が「オレンジ君を使って何かしたい。人間用の3Dペンをロボットに持たせてみたらどうなるか、確かめたい。(注:脚色しています)」と申し出ました。人間用の3Dペンはおもちゃカテゴリーの製品ですので高価ではありません。ロボットへの装着は3Dプリンタでパーツを自作すればよく、低予算で試行できるのでやってもらうことにしました。

オートエンコーダを用いた設計案の管理 -AI(機械学習)メモ vol.3

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  • 2020年6月15日(月) 13:52 JST
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AI(機械学習)メモ vol.3は、オートエンコーダを用いた設計情報の管理(オートエンコーダを用いた外構設計情報の管理とクラスタリングに関する研究、日本建築学会大会(東北)、学術講演梗概集、(社)日本建築学会、2018.9)についてです。あまり聞き慣れないエンコーダという言葉ですが、元の情報を某かの目的に応じ符号に変換をする仕組みを意味します。変換することをエンコード(符号化)と呼び、逆に変換したものを元の情報に戻すことをデコード(復号化)、この仕組みをぞれぞれエンコーダ・デコーダと呼びます。JPEGやZIPでの圧縮も高効率符号化と呼ばれる符号化の一種ですので、JPEGエンコーダの場合は、あるビットマップ画像(元の情報:RGBの塊)をJPEG形式のエンコーダでエンコードして保存する、デコーダでデコードし画像を閲覧する、というかたちで用いられています。自分はエンコード・デコードなんて普段していないぞ、と思うかもしれませんが、これはスマートフォンやPCで自動的に行われているものです。スマートフォンで写真を撮影すると、大体高さ4,000✕幅3,000程度、計12,000,000ピクセルの画像になり、各ピクセルにRGB で3チャンネルぞれぞれ1Byte(8bit: 0~255)ずつ情報がありますので、本来であれば36,000,000Byte = 36MByteの領域を保存に要するわけですが、JPEGで高効率に符号化(エンコード)されることで2MByte程度の容量になって保存されます。もちろんこれを閲覧する際にはビューワでデコードが行われています。高効率符号化はファイル容量を小さくしますので、圧縮とも呼ばれることがありますね。

さて、オートエンコーダは、ニューラルネットワークを用いてエンコーダとデコーダを学習させるものです。オートエンコーダのうち、層が多いものは特にディープオートエンコーダとも呼ばれる、など実装の仕方によって呼び方に区別があるようですが、ここではざっくり区別せずにオートエンコーダと呼ぶことにします。オートエンコーダのネットワークは次図のようになっていて、入力した画像を前半のネットワークでエンコードして特徴量化し、後半のネットワークでデコードして元の画像に近づける、というふうに学習を行います。図では特徴量の要素数をkとしていますが、入力するイメージの要素数より小さい要素数となるよう設定します。このようにすることでイメージを表現する抽象的かつ説明的な特徴量を得ることができます。今回紹介する設計情報の管理研究では、戸建て外構のレイアウト図を対象にオートエンコーダの学習を行い、これで得た特徴量で、類似する設計案を検索することやクラスタリングを行うということを試行しています。


レシプロカル多面体、展示中です

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  • 2020年6月12日(金) 08:05 JST
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コロナ禍からの回復がなかなか進まない現状ですが、皆さんはお変わりないでしょうか。千葉大学では構内への入構規制が緩和され、学生は許可さえあれば比較的自由に入構できるようになりました。学外の方も以前よりは入構しやすいと思います。


レシプロカル・多面体

実はコロナ禍による入構規制が始まる直前から、レシプロカル・タワーの隣にレシプロカル・多面体を展示しています。展示開始からすでに2ヶ月以上過ぎていますが、まさかこれほど入構規制が長引くとは思わず、解除されてからの案内を予定していたため、判断悪くこの時期になってしまいました。梅雨入りしてしまいました・・・

GDLプログラミングマニュアルを更新

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  • 2020年5月11日(月) 16:00 JST
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Kindle版ですが、およそ5年ぶりにGDLプログラミングマニュアルを更新しました。

ArchiCAD V23での動作確認と操作手順説明の修正をし、また、画面も全て撮り直しました。

ホームページで紹介している中級編を取り入れて、初級編・中級編の2部構成への変更も企画段階ではありましたが、実質的にリフレッシュのみとなりました。

内容・構成はまったく変わりはありません。旧版をお持ちの方は再購入される理由はないです。見た目は新しくなりましたが。アマゾンでのリンクはこちらです。

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