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System No. U0002-2202202218212300
Title (in Chinese) 木構造節點與關節設計之數位構築
Title (in English) Digital Fabrication of Timber Joint and Articulation Design
Other Title
Institution 淡江大學
Department (in Chinese) 建築學系碩士班
Department (in English) Department of Architecture
Other Division
Other Division Name
Other Department/Institution
Academic Year 110
Semester 1
PublicationYear 111
Author's name (in Chinese) 陳柏榮
Author's name(in English) Po-Jung Chen
Student ID 607360251
Degree 碩士
Language Traditional Chinese
Other Language
Date of Oral Defense 2022-01-18
Pagination 153page
Committee Member advisor - Chen-Cheng Chen
co-chair - Kung-Ling Chang
co-chair - Hung Ming Chen
Keyword (inChinese) 參數化模型
機器人建造
木構造節點
木構造關節
構築
Keyword (in English) Parametric Modeling
Robotic Fabrication
Joint
Articulation
Tectonic
Other Keywords
Subject
Abstract (in Chinese)
    構築(Tectonic)是近年來建築討論重要的概念,其緣由可追朔至Kenneth Frampton於1995年所著的<Studies in Tectonic Culture: The Poetics of Construction in Nineteeth and Twentieth Century Architecture>,該書的出版將建築的討論帶回到建築的主體以及對於建築構造問題的關注上。伴隨著隨著電腦輔助設計與製造(CAD/CAM)、電腦數值控制工具機(CNC)等技術的發展,讓我們對於建築的構造有了更多的想像。同時參數化建模(Parametric Modeling)的發展、結構分析、與遺傳演算法等技術,也讓建築構造設計產生了了更多的可能性。近年來永續環境成為全球關注的重要議題,建築業是碳排放量非常高的一個產業,成為永續環境所關注減碳的目標。木材因其優異的固碳能力,質地輕、可重複利用的特性,在建築業界受到重視,未來木構造建築的發展方興未艾。

    本研究著重在定義木構築在數位時代的角色,如何透過結構分析與遺傳演算法的幫助,讓木材料在節點接合處的設計與製造更為多元,並使得木構造構築過程有了更多的新技術之導入。本研究分成為四個部分:一、透過文獻回顧建立數位製造與機器手臂製造的相關知識,並研究木材料相關的加工方式,以及力學分析與遺傳演算法的相關技術。二、利用條狀木材料進行木橋樑的設計與製造,透過CAD軟體繪製搭配遺傳演算法與力學分析進行形態找尋,並使用機器人離線編成與機器人製造進行加工程序的設計與實際橋樑模型的製造。三、利用板狀木材料進行塔狀木構築的設計與製造,進行板狀木頭卡榫的試驗,透過參數化軟體繪製不同的板狀卡榫,並利用CNC技術及機器人離線編程技術進行製造,再以力學分析及遺傳演算進行塔狀構築的設計與製造。四、設計完成橋樑構築的設計與數位製造。
    過去在面對較複雜的木構造系統,需要極為精湛的工藝技術,同時所需花費的時間、成本與經費,在效益上不高。而過去缺乏電腦輔助設計的協助,在發展新形態構造的力學分析上需要花費許多的時間進行嘗試或是仰賴直覺的經驗。本研究利用力學分析搭配遺傳演算法技術,進行多樣化的形態找尋以確保結構的合理性,並透過CNC及機器人離線編程技術及機器人製造的方式進行由節點到完成整體的構築。希望本研究對於力學分析、遺傳演算、機器人離線編程、與數位製造的嘗試,所整合的研究成果可以提供後續研究者參考,在未來面對構築時可以有更多的可行的工作方式。
Abstract (in English)
As tectonic is a critical concept frequently discussed in architecture in recent years, such discussion could be traced as far back as the written work of “Studies in Tectonic Culture: The Poetics of Construction in Nineteenth and Twentieth-Century Architecture”, by Kenneth Frampton in 1995 of which the publication has guided architectural discussions to paying attention to the subject of architecture and the issues of architectural constructs. In the wake of CAD/CAM and CNC technologies developments, we are endowed with more imagination towards architectural structures. At the same time, the development of parametric modeling, structural analysis, and genetic algorithm technology have also imparted more possibilities for architectural structure design. In recent years, environmental sustainability has become an important global agenda, and given that the construction industry is an industry with high carbon emissions, it has become a point of focus for initiatives and goals for carbon reduction in environmental sustainability. With timber’s excellent carbon-fixation capacity, lightweight, and highly reusability, it has been highly regarded in the construction industry with infinite possibilities for timber-structure buildings.

    This research focuses on defining the role of timber tectonic in the digital age, creating diversity in the design and fabrication of timber joint nodes through the technological aids of structural analysis and genetic algorithms while infusing more new technologies into timber structure tectonic. This research consists of four components, namely (1) To establish relevant knowledge on digital fabrication and robotic fabrication through literature review while researching the associated processing method of timber materials, as well as mechanics analysis and genetic algorithms technologies. (2) Use timber strips to carry out timber bridge design and fabrication, to carry out form search through CAD software complemented by genetic algorithms and mechanical analysis. (3) Use timber planks to carry out tower-shape timber tectonic design and fabrication, proceed with plank-shape timber joint experimentation, and generate different plank-shape joints through parametric software while utilizing CNC technologies and robotics offline programming technology to carry out manufacturing before implementing tower-shape tectonics with genetic algorithms and mechanical analysis (4) The design and digital fabrication of the completed design of the bridge tectonics.

    In the past, when facing the more complex timber structural system, exquisite timber craftsmanship was required, and at the same time, the time, cost, and budget spent may not be reciprocated with proportional effectiveness. When there was a lack of assistance from CAD, it took a long time to make attempts or rely on intuitive experience to develop the mechanical analysis of new-form structures. This research utilizes mechanical analysis complemented by genetic algorithm technologies to carry out diversified form search to ensure the rationality of the structures while completing the overall tectonics from the nodes up through CNC and robotic offline coding technology and robotic fabrication. This research hopes to consolidate a research result built on mechanical analysis, genetic algorithm, robotic offline programming, and attempts on digital fabrication as a reference for future researchers manifesting more feasible working methods when dealing with tectonics in their future research endeavours.
Other Abstract
Table of Content (with Page Number)
第一章 緒論	2
1-1研究動機	2
1-1-1  數位設計與數位製造經驗 2
1-1-2  傳承工作營之啟發 3
1-1-3  自造者時代與工業4.0 4
1-1-4  臺灣林業發展及永續環境 5
1-1-5 材料性、細部、構築 6
1-1-6 探討木加工未來可能性 7
1-2 研究目的	8
1-2-1轉換材料結構屬性至幾何資訊 8
1-2-2電腦輔助結構設計 8
1-2-3木材料加工與數位製造 8
1-2-4實驗性木加工與構築 9
1-2-5實驗性木材料構造系統及力學分析 9
1-3 相關領域	10
1-3-1木材料加工與製造 10
1-3-2參數化模型及力學分析 10
1-3-3機器人製造 10
1-4研究流程	11
1-5 研究成果	12
第二章 文獻回顧	16
2-1木材料分類與加工方法	16
2-1-1木材取材方式 16
2-1-2木材的質量分級 17
2-1-3規格化的木材製品 18
2-2橋樑構築	20
2-2-1步行橋構造演進 20
2-2-2橋樑構造方式 21
2-3 材料、細部、構造、節點、關節	24
2-3-1節點 24
2-3-2關節(articulation) 25
2-3-3數位時代的構築方法 25
2-4數位製造的方法	27
2-4-1 Sectioning切片 27
2-4-2 Tessellating嵌飾 27
2-4-3 Folding折疊 27
2-4-4Contouring輪廓 27
2-4-5 Forming成型 28
2-4-6 Skeleton骨架 28
2-5機器手臂簡介	29
2-5-1 機器手臂設備廠商簡介 29
2-5-2 機器手臂的軟硬體設備 31
2-5-3機器手臂運動學 33
2-5-4機器手臂末端執行器 36
2-5-5離線編程軟體(Off-Line Programming,OLP) 38
2-6相關案例	41
2-6-1 timbR foldR  41
2-6-2 A Double-Layered Timber Plate Shell  42
2-6-3 Bending Bridges  43
2-6-4 Segmented Timber Shell, Rosenstein Museum 45
2-6-5 BUGA Wood Pavilion 2019 47
2-7相關程式與插件	50
2-7-1 Karamba3D 50
2-7-2 Millipede 50
2-7-3 Kangaroo 50
2-8小結	51
第三章 條狀木材料之關節設計	54
3-1設計目的	54
3-2材料特性	54
3-2-1纖維方向 54
3-3參數化構造方法設計	56
3-3-1構造方法與力學原理 56
3-3-2互承結構 56
3-3-3桁架結構 57
3-3-4拉力結構  58
3-4遺傳演算法	59
3-4-1 Biomorpher 59
3-5互承結構橋樑設計	60
3-5-1參數化互承結構橋樑設計 60
3-6桁架結構橋樑設計	61
3-6-1參數化桁架結構設計 61
3-6-2立體桁架橋樑 61
3-7拉力木橋樑設計	68
3-7-1拉力木橋樑原理 68
3-7-2參數化拉力木橋樑設計 68
3-8拉力木橋樑製造	70
3-8-1參數化拉力木橋樑設計與製造工序 70
3-8-2參數化機器人製造 70
3-8-3工具與模具設計 70
3-8-4製作過程 77
3-8-5完工照片 82
3-9小結	83
第四章 板狀木材料之關節設計	86
4-1設計目的	86
4-2材料特性	86
4-2-1夾板材料特性 86
4-3榫卯結構	88
4-3-1 面接合 88
4-4參數化指接榫	92
4-5參數化鈕扣卡榫	94
4-6參數化貫通卡接榫	96
4-7參數化鳩尾榫	98
4-7-1機器手臂與電阻軸 98
4-7-2曲木鳩尾榫設計 100
4-7-3曲木板製造 101
4-7-4鳩尾榫製造 103
4-8板狀木材料塔構築設計	109
4-8-1塔構築設計 109
4-8-2塔構築製造 114
4-9小結	120
第五章 木構造橋梁設計製造	124
5-1木構造橋梁設計	124
5-1-1目標曲面找尋與力學分析 124
5-1-2複層支撐面以及摺疊形態找尋 126
5-2木構造橋梁製造	128
5-2-1 1/3小模型製作 128
5-2-2機器手臂加工設定 132
5-2-3機器手臂加工離線編成設定 133
5-2-4加工過程 133
5-2-5組裝過程 135
5-2-6完工照片 137
5-3小結	138
第六章 結論	142
6-1研究成果與回顧	142
6-1-1木材料Articulation 142
6-1-2加工方法與製造程序選擇 142
6-1-3數位製造與機器手臂應用 143
6-1-4作品回顧與討論 143
6-2後續研究建議	144
6-2-1卡榫設計製造效率 144
6-2-2力學分析於設計操作之應用 144
6-2-3機器手臂加工效率與加工可行性 145

圖目錄
【圖1-1】數位製造之椅子 2
【圖1-2】數位製造之椅子 2
【圖1-3】Timber作品 3
【圖1-4】疊磚作品 3
【圖1-5】機器手臂疊磚作品 3
【圖1-6】船沉營合作作品 3
【圖1-6】工業4.0 4
【圖1-7】自造者時代 4
【圖1-8】木材進口比例 5
【圖1-9】樹木固碳循環 5
【圖1-10】時尚純也桌子 6
【圖1-11】步行陸橋 6
【圖1-12】CNC木加工 7
【圖1-13】機器手臂木加工 7
【圖2-1】人工林 16
【圖2-2】製材廠 16
【圖2-3】原木分段 17
【圖2-4】木材分割 17
【圖2-5】木材抗彎舉能力 17
【圖2-6】強度要求與分級 17
【圖2-7】木心板 18
【圖2-8】夾板 18
【圖2-9】塑合 18
【圖2-10】密迪板 19
【圖2-11】蜂巢板 19
【圖2-12】定向纖維板 19
【圖2-13】CLT 19
【圖2-14】獨木橋 20
【圖2-15】石橋 20
【圖2-16】Cambridge,1749 21
【圖2-17】Coalbrookdale Bridge,1779 21
【圖2-18】portland street bridge 21
【圖2-19】Traversina bridge,1999 21
【圖2-20】梁式橋剖面 21
【圖2-21】梁式橋 21
【圖2-22】桁架結構 22
【圖2-23】西螺大橋 22
【圖2-24】拱式橋力學 22
【圖2-25】趙州橋 22
【圖2-26】吊橋類型 23
【圖2-27】高屏溪斜張橋 23
【圖2-28】吊橋工程圖 23
【圖2-29】山月吊橋 23
【圖2-30】建構文化研究 24
【圖2-31】入口橋 24
【圖2-32】改建案剖面 24
【圖2-33】教堂規劃圖 25
【圖2-34】棘冠教堂 25
【圖2-35】施工過程 25
【圖2-36】施工過程 25
【圖2-37】手工器具鑿刀 26
【圖2-38】榫卯細部 26
【圖2-39】工業螺絲 26
【圖2-40】鐵件接頭 26
【圖2-41】3D列印接頭 26
【圖2-42】機器手臂雕刻榫接 26
【圖2-43】ABB品牌 29
【圖2-44】ABB機器手臂 29
【圖2-45】KUKA品牌 30
【圖2-46】KUKA機器手臂 30
【圖2-47】UR品牌 30
【圖2-48  】UR機器手臂 30
【圖2-49 】機器手臂設備 31
【圖2-50】機器手臂各轉軸 32
【圖2-51】機器手臂本體 32
【圖2-52】機器手臂控制箱 32
【圖2-53】控制箱內部 32
【圖2-54】機器手臂8種解 33
【圖2-55】機器手臂腕部奇點 34
【圖2-56】機器手臂肘部奇點 34
【圖2-57 】機器手臂肩部奇點 34
【圖2-58】Linear Motion 36
【圖2-59】CIRC Motion 36
【圖2-60】PTP Motion 36
【圖2-61】Zone 36
【圖2-62】吸盤 37
【圖2-63】海綿吸盤 37
【圖2-64】雙頭吸盤 37
【圖2-65】磁吸盤 37
【圖2-66】鏈鋸 37
【圖2-67】修邊機 37
【圖2-68】保麗龍切割器 38
【圖2-69】陶土列印器 38
【圖2-70】robots插件 38
【圖2-71】插件各類別電池 39
【圖2-72】接法範例 40
【圖2-73】模型模擬 40
【圖2-74】作品全貌 41
【圖2-75】折疊處細節 41
【圖2-76】板材銜接處 41
【圖2-77】底部支撐處 41
【圖2-78】真實建築想像 42
【圖2-79】真實建築模擬 42
【圖2-80】分段成品 42
【圖2-81】分段模擬 42
【圖2-82】整平表面 43
【圖2-83】組裝細部向量 43
【圖2-84】單元組裝細節 43
【圖2-85】單元組裝 43
【圖2-86】作品全貌 44
【圖2-87】作品全貌 44
【圖2-88】橋樑細部 44
【圖2-89】橋底細部 44
【圖2-90】製造流程模擬 45
【圖2-91】作品模擬 45
【圖2-92】底座細節模擬 45
【圖2-93】單元組裝細部 45
【圖2-94】仿生殼狀結構 46
【圖2-95】模型優化 46
【圖2-96】電腦模擬 46
【圖2-97】作品完成品 46
【圖2-98】CNC加工板材 46
【圖2-99】單元成品 46
【圖2-100】假設工程 47
【圖2-101】銜接處細節 47
【圖2-102】LAGA外觀 47
【圖2-103】LAGA外觀 47
【圖2-104】仿生構造細節 48
【圖2-105】CO-Design示意 48
【圖2-106】與BUGA比較 48
【圖2-107】力學分析 48
【圖2-108】機器手臂黏接單元 49
【圖2-109】14軸機器手臂 49
【圖2-110】卡榫銑削 49
【圖2-111】預組單元  49
【圖3-1】互承結構系統 56
【圖3-2】1互承結構案例 56
【圖3-3】木桁架橋樑 57
【圖3-4】鋼構桁架橋樑  57
【圖3-5】斜張橋結構分析 58
【圖3-6】預力結構 58
【圖3-7】互承結構上視圖 60
【圖3-8】互承結構右視圖 60
【圖3-9】互承結構前視圖 60
【圖3-10】互承結構透視圖  60
【圖3-11】互承結構組件 60
【圖3-12】互承結構模型1 60
【圖3-13】互承結構模型2 61
【圖3-14】1互承結構模型3 61
【圖3-15】立體桁架上視圖 61
【圖3-16】立體桁架右視圖  61
【圖3-17】立體桁架前視圖 62
【圖3-18】立體桁架透視圖  62
【圖3-19】參數調整定義 62
【圖3-20】參數調整1  62
【圖3-21】參數調整2  62
【圖3-22】參數調整3 63
【圖3-23】參數調整4 63
【圖3-24】參數調整5 63
【圖3-25】參數調整6  63
【圖3-26】Karamba3D結構分析 63
【圖3-27】Galapagos最佳化解 64
【圖3-28】設定施力點 64
【圖3-29】立體桁架最佳解  64
【圖3-30】雙曲線桁架上視圖  65
【圖3-31】雙曲線桁架右視圖  65
【圖3-32】雙曲線桁架前視圖 65
【圖3-33】雙曲線桁架透視圖 65
【圖3-34】Biomorpher第0代 65
【圖3-35】Biomorpher第1代  66
【圖3-36】Biomorpher第2代 66
【圖3-37】Biomorpher第3代 66
【圖3-38】Biomorpher第4代 67
【圖3-39】Biomorpher迭代歷史  67
【圖3-40】拉力木橋上視圖  68
【圖3-41】拉力木橋右視圖  68
【圖3-42】拉力木橋前視圖  68
【圖3-43】拉力木橋透視圖  68
【圖3-44】固定拉力件位置 69
【圖3-45】木構造單元 69
【圖3-46】參數調整1 69
【圖3-47】參數調整2 69
【圖3-48】參數調整3 69
【圖3-49】參數調整4  69
【圖3-50】參數調整5 69
【圖3-51】參數調整6  69
【圖3-52】UR5機器手臂 70
【圖3-53】UR10機器手臂 70
【圖3-54】機器手臂快拆系統 71
【圖3-55】機器手臂快拆系統  71
【圖3-56】氣動夾爪 71
【圖3-57】空壓機閥門 71
【圖3-58】3D列印初代夾具1 71
【圖3-59】3D列印初代夾具 1 71
【圖3-60】3D列印二代夾具1 72
【圖3-61】3D列印二代夾具2 72
【圖3-62】氣動夾爪組裝1 72
【圖3-63】氣動夾爪組裝2 72
【圖3-64】控制箱弱電DI/DO 72
【圖3-65】繼電器  73
【圖3-66】繼電器連結控制箱 73
【圖3-67】小電控大電 73
【圖3-68】110v插頭 73
【圖3-69】作業環境  74
【圖3-70】校正桌 74
【圖3-71】直立式鑽台  74
【圖3-72】鑽台輔具 74
【圖3-73】鑽點平面輔具 74
【圖3-74】施工情形 74
【圖3-75】桌上型圓盤鋸  75
【圖3-76】切割平面靶點  75
【圖3-77】第一代雕磨機輔具 75
【圖3-78】第一代雕磨機輔具  75
【圖3-79】第二代雕磨機輔具 76
【圖3-80】第二代雕磨機輔具  76
【圖3-81】雕磨機施工 76
【圖3-82】雕磨機施工  76
【圖3-83】組裝平面設計 76
【圖3-84】組裝平面設計  76
【圖3-85】組裝平面成品 77
【圖3-86】組裝平面施工  77
【圖3-87】專換平面1 77
【圖3-88】轉換平面2  77
【圖3-89】施工程序 78
【圖3-90】拉力木橋樑模型  79
【圖3-91】鑽台施工程序1 79
【圖3-92】鑽台施工程序2  80
【圖3-93】切割平面施工程序 80
【圖3-94】雕磨機施工程序  80
【圖3-95】組裝平面施工程序 81
【圖3-96】拉力木橋樑成品 1 81
【圖3-97】拉力木橋樑成品 2 82
【圖3-98】拉力木橋樑成品 3  82
【圖3-99】拉力木橋樑成品 4 82
【圖3-100】拉力木橋樑成品 5  82
【圖3-101】拉力木橋樑成品 6  82
【圖3-102】拉力木橋樑成品 7  82
【圖3-103】基座 82
【圖4-1】木心板  87
【圖4-2】夾板 87
【圖4-3】不定向纖維板 87
【圖4-4】CLT板 87
【圖4-5】半槽邊接  89
【圖4-6】舌槽邊接 89
【圖4-7】貫穿方栓邊接  89
【圖4-8】止方栓邊接 89
【圖4-9】舌槽對接  90
【圖4-10】橫槽對接 90
【圖4-11】止橫槽對接  90
【圖4-12】鳩尾橫槽對接 90
【圖4-13】指接榫  91
【圖4-14】貫穿鳩尾榫 91
【圖4-15】不貫穿鳩尾榫  91
【圖4-16】不貫穿鳩尾榫 91
【圖4-17】彎板指接榫模型  92
【圖4-18】彎板指接榫模型 92
【圖4-19】指接榫設計  92
【圖4-20】指接榫設計 92
【圖4-21】一分夾板切割圖  92
【圖4-22】兩分密迪板切割圖 92
【圖4-23】彎板指接榫成品  93
【圖4-24】彎板指接榫成品 93
【圖4-25】彎板指接榫成品  93
【圖4-26】彎板指接榫成品 93
【圖4-27】目標型抗拱上視圖  94
【圖4-28】目標型抗拱右視圖 94
【圖4-29】目標型抗拱前視圖 94
【圖4-30】目標型抗拱透視圖 94
【圖4-31】一分板彎曲  95
【圖4-32】一分板成品 95
【圖4-33】一分板成品  95
【圖4-34】承重試驗 95
【圖4-35】兩分板彎曲  95
【圖4-36】兩分板成品 95
【圖4-37】兩分板成品  95
【圖4-38】兩分板成品 95
【圖4-39】1公分卡接榫試驗  96
【圖4-40】1.5公分卡接榫試驗 96
【圖4-41】1公分卡接榫試驗  96
【圖4-42】1.5公分卡接榫試驗 96
【圖4-43】卡接榫單板1  97
【圖4-44】卡接榫單板2 97
【圖4-45】卡接榫單板3  97
【圖4-46】卡接榫單板4 97
【圖4-47】卡接榫成品  97
【圖4-48】卡接榫成品 97
【圖4-49】卡接榫成品  97
【圖4-50】卡接榫成品 97
【圖4-51】KR-30機器手臂  98
【圖4-52】機器手臂轉盤 98
【圖4-53】電主軸  98
【圖4-54】電主軸 98
【圖4-55】配電盤  99
【圖4-56】配電盤 99
【圖4-57】銑削刀具  100
【圖4-58】圓鼻刀 100
【圖4-59】球刀  100
【圖4-60】平刀 100
【圖4-61】曲木板模型  100
【圖4-62】曲木板模型 100
【圖4-63】鳩尾榫設計  101
【圖4-64】鳩尾榫設計 101
【圖4-65】彎板模具  101
【圖4-66】彎板模具 101
【圖4-67】彎板模具  101
【圖4-68】彎板模具 101
【圖4-69】一分夾板  102
【圖4-70】泡水軟化 102
【圖4-71】交錯集合  102
【圖4-72】夾具固定 102
【圖4-73】工廠環境 103
【圖4-74】機器手臂模擬 103
【圖4-75】機器手臂模擬  103
【圖4-76】機器手臂模擬 103
【圖4-77】機器手臂模擬 103
【圖4-78】測點定位 104
【圖4-79】測點定位  104
【圖4-80】測點定位 104
【圖4-81】測點定位  104
【圖4-82】加工環境 104
【圖4-83】水平向銑削1  105
【圖4-84】水平向銑削2 105
【圖4-85】水平向銑削3 105
【圖4-86】水平向銑削4 105
【圖4-87】水平向銑削5  105
【圖4-88】水平向銑削6 105
【圖4-89】水平向銑削7 105
【圖4-90】水平向銑削8 105
【圖4-91】垂直向銑削1  106
【圖4-92】垂直向銑削2 106
【圖4-93】垂直向銑削3  106
【圖4-94】垂直向銑削4  106
【圖4-95】垂直向銑削5 106
【圖4-96】垂直向銑削6  106
【圖4-97】垂直向銑削7 106
【圖4-98】垂直向銑削8  106
【圖4-99】卡榫鑿刻 107
【圖4-100】卡榫鑿刻  107
【圖4-101】卡榫鑿刻 107
【圖4-102】卡榫鑿刻  107
【圖4-103】彎板鳩尾榫成品 107
【圖4-104】彎板鳩尾榫成品  107
【圖4-105】彎板鳩尾榫成品 108
【圖4-106】彎板鳩尾榫成品 108
【圖4-107】彎板鳩尾榫成品 108
【圖4-108】彎板鳩尾榫成品  108
【圖4-109】彎板鳩尾榫成品 108
【圖4-110】彎板鳩尾榫成品 108
【圖4-111】遺傳演算第0代 109
【圖4-112】遺傳演算第1代 109
【圖4-113】遺傳演算第2代 109
【圖4-114】遺傳演算第3代  109
【圖4-115】遺傳演算第4代 109
【圖4-116】遺傳演算歷史 109
【圖4-117】受力與支撐設定 110
 【圖4-118】受力與支撐設定 110
【圖4-119】受力分佈圖 110
【圖4-120】受力分佈圖  110
【圖4-121】受力分佈圖 111
【圖4-122 】受力分佈圖  111
【圖4-123】力流線圖 111
【圖4-124】力流線圖 111
【圖4-125】力流線圖 112
【圖4-126】拓樸優化圖  112
【圖4-127】拓樸優化圖 113
【圖4-128】拓樸優化圖 113
【圖4-129】卡榫 113
【圖4-130】卡榫  113
【圖4-131】卡榫分板圖 114
【圖4-132】卡榫樣式 114
【圖4-133】CNC控制台 114
【圖4-134】CNC銑削 114
【圖4-135】CNC銑削 114
【圖4-136】CNC銑削   114
【圖4-137】加工輔具 115
【圖4-138】加工輔具 115
【圖4-139】加工輔具 115
【圖4-140】加工輔具 115
【圖4-141】工作環境設置 115
【圖4-142】路徑電腦模擬  116
【圖4-143】路徑電腦模擬 116
【圖4-144】路徑電腦模擬 116
【圖4-145】路徑電腦模擬 116
【圖4-146】路徑電腦模擬  116
【圖4-147】路徑電腦模擬 116
【圖4-148】測點 117
【圖4-149】測點 117
【圖4-150】測點 117
【圖4-151】測點 117
【圖4-152】銑削加工 117
【圖4-153】銑削加工 117
【圖4-154】銑削加工  117
【圖4-155】銑削加工 117
【圖4-156】銑削加工 118
【圖4-157】銑削加工 118
【圖4-158】銑削加工 118
【圖4-159】銑削加工 118
【圖4-160】組裝過程 118
【圖4-161】組裝過程 118
【圖4-162】組裝過程 118
【圖4-163】組裝過程 118
【圖4-164】卡榫細部 119
【圖4-165】拓樸優化曲面 119
【圖4-166】塔構築模型 119
【圖4-167】塔構築模型 119
【圖4-168】塔構築模型  119
【圖5-1】參數調整樣式 124
【圖5-2】參數調整樣式 124
【圖5-3】參數調整樣式 124
【圖5-4】參數調整樣式  124
【圖5-5】參數調整樣式 124
【圖5-6】參數調整樣式 124
【圖5-7】受力與支撐 125
【圖5-8】遺傳演算 125
【圖5-9】遺傳演算 125
【圖5-10】遺傳演算  125
【圖5-11】遺傳演算 125
【圖5-12】遺傳演算 126
【圖5-13】遺傳演算歷史 126
【圖5-14】受力分佈分析  126
【圖5-15】力流線圖 126
【圖5-16】支撐面 126
【圖5-17】複層結構 126
【圖5-18】第一向折疊  127
【圖5-19】第二向折疊 127
【圖5-20】雙向折疊 127
【圖5-21】雙向折疊 127
【圖5-22】大單元1 127
【圖5-23】大單元2 127
【圖5-24】大單元3  127
【圖5-25】大單元4 127
【圖5-26】大單元1雷切圖 128
【圖5-27】大單元2雷切圖 128
【圖5-28】大單元3雷切圖  128
【圖5-29】大單元4雷切圖 128
【圖5-30】單元組裝 128
【圖5-31】單元組裝 128
【圖5-32】單元組裝  129
【圖5-33】單元連接 129
【圖5-34】單元連接 129
【圖5-35】單元連接 129
【圖5-36】單元連接  129
【圖5-37】單元連接 129
【圖5-38】對接組裝 129
【圖5-39】對接組裝 129
【圖5-40】對接組裝  130
【圖5-41】對接組裝 130
【圖5-42】對接組裝 130
【圖5-43】對接組裝  130
【圖5-44】對接組裝 130
【圖5-45】對接組裝 130
【圖5-46】連接面細部 130
【圖5-47】基座  130
【圖5-48】波鋒連接面 131
【圖5-49】側連接面 131
【圖5-50】摺疊橋樑成品 131
【圖5-51】上視圖 131
【圖5-52】摺疊橋樑成品 131
【圖5-53】加工平面靶點 132
【圖5-54】加工輔具正面 132
【圖5-55】加工輔具背面  132
【圖5-56】輔具與轉盤 132
【圖5-57】加工環境設置 132
【圖5-58】手臂路徑模擬 133
【圖5-59】手臂路徑模擬  133
【圖5-60】手臂路徑模擬 133
【圖5-61】手臂路徑模擬 133
【圖5-62】卡榫洞加工 133
【圖5-63】鎖板加固  133
【圖5-64】加工過程 134
【圖5-65】卡榫路徑 134
【圖5-66】銑削完成 134
【圖5-67】旋轉至加工範圍  134
【圖5-68】加工過程 134
【圖5-69】加工過程 134
【圖5-70】鎖板加固 134
【圖5-71】銑削完成  134
【圖5-72】試組裝 135
【圖5-73】邊緣清理 135
【圖5-74】邊緣打磨 135
【圖5-75】卡榫對位 135
【圖5-76】上免釘膠 135
【圖5-77】上免釘膠 135
【圖5-78】卡榫處補釘槍 136
【圖5-79】卡榫處補釘槍  136
【圖5-80】組裝過程 136
【圖5-81】組裝過程 136
【圖5-82】組裝過程 136
【圖5-83】組裝過程  136
【圖5-84】組裝過程 136
【圖5-85】組裝過程  136
【圖5-86】卡接細部 137
【圖5-87】卡接細部  137
【圖5-88】卡接細部 137
【圖5-89】折疊樣式 137
【圖5-90】大單元成品 137
References
1.書籍:

建構文化研究
作者:Kennis Frampton
出版社:中國建築工業出版社

Footbridges
作者:Ursula Baus, Mike Schlaich
出版社:Birkhäuser Architecture 

Advancing Wood Architecture
作者:Achim Menges, Tobias Schwinn, Oliver David Krieg
出版社:Routledge

Digital Wood Design
作者:Fabio Bianconi, Marco Filippucci
出版社:Springer

Fabricate 2020
作者:Jane Burry, Jenny Sabin, Bob Shiel, Marilena Skavara
出版社:UCLPRESS

做一個漂亮的木榫—木工雕刻機與修邊機的進階使用
作者:陳秉魁
出版社:新形象


2.論文

以多向度榫卯接頭搭建的純木框架結構與機械手臂製造之應用
作者:王明洋/淡江大學,新北市

機械手臂於數位製造及構築之應用—以金屬加工為例
作者:林晉瑩/淡江大學,新北市

建築織理性木構築
作者:宋非凡/淡江大學,新北市

參數化結構分析與遺傳演算優化形態找尋之穹頂設計
作者:施泳均/淡江大學,新北市


3.使用手冊

The URScript Programming Language
Retrieved: https://www.universal-robots.com/ download/

UR10 User Manual
Retrieved: https://www.universal-robots.com/ download/


4.網站

Grasshopper
https://www.grasshopper3d.com/

Ngon
https://www.learn-visual-programming.com/

Robots
https://github .com/visose/Robots

Karamba3D
https://www.karamba3d.com

Timber Plate Structure
https://www.researchgate.net/profile/Christopher-Robeller
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