28615

ارائه روشي تعاملي براي طراحي و ساخت يك سيستم مدولار با استفاده از ابزارهاي واقعيت تركيبي

كارشناسي ارشد

فناوري معماري- معماري ديجيتال

1399

1402/3/2

عباس تركاشوند - مرتضي رهبر

پرديس دانشگاهي - دانشكده معماري و شهرسازي

در عصر مدرن، فرايندهاي طراحي تا ساخت ديجيتالي در معماري، عموما پس از شكل گيري طرح نهايي تبديل به نقشه هايي از پيش تعيين شده براي پيشبرد عمليات ساخت مي شوند. همچنين تصميمات طراحي پس از شروع عمليات ساخت غير قابل تغيير بوده و آزادي عمل معماران براي انطباق طرح با شرايط برپايي و كارگاهي مورد نظر بسيار محدود مي شود. در اين شرايط رابطه ي طراحي و ساخت يك رابطه ي خطي بوده و ماهيتي انعطاف ناپذير پيدا مي كند و معماران قادر به برقراري تعامل با طرح و نحوه ي برپايي آن نيستند. از طرفي برخي از موضوعات طراحي به دليل پيچيدگي بسيار در اجرا، عمليات ساخت را براي تيم هاي اجرايي ناممكن ساخته و نياز به استفاده از تجهيزاتي مانند ربات هاي هوشمند در پيشبرد عمليات ساخت را افزايش مي¬دهد. حال آنكه امكان استفاده از اين نوع تجهيزات در بسياري از پروژه هاي معماري به دليل در دسترس نبودن و يا قيمت بالاي دستگاه ها فراهم نمي باشد. دراين ميان، افزايش قدرت فناوري هاي مدرن مانند فناوري واقعيت تركيبي در ارتقاي كيفيت فرايندهاي طراحي و ساخت ديجيتالي و همچنين مزيت در دسترس بودن آن، اين فرصت را در اختيار معماران و نيروهاي اجرايي قرار مي دهد تا با استفاده از رابط هاي كاربري واقعيت تركيبي بتوانند فرايند طراحي را به گونه اي انعطاف پذير و در پيوستگي با عمليات پيچيده ي ساخت پيش ببرند. از اين رو، اين پژوهش سعي برآن دارد تا با ارائه¬ي نگاهي نو به ساختار فرايند هاي معماري، روشي تعاملي براي طراحي و ساخت ديجيتالي به كمك ابزارهاي واقعيت تركيبي ارائه دهد. براي نشان دادن عملياتي بودن اين موضوع، سازه اي مدولار به عنوان نمونه ي مورد مطالعه ي اين پژوهش درنظرگرفته شده است. در اين سازه از مدولي مكعبي و باز و بسته شونده اي كه حاصل پژوهش هاي پيشين بوده با ابعاد 20سانتي متر استفاده شده و در تعداد آن ها نيز محدوديتي وجود ندارد. از اين رو در روش تحقيق اين پژوهش، نخست الگوريتمي جهت ارائه ي چارچوبي ساده براي طراحي پلان يك سلول فضايي با ساختار مدولار مذكور ارائه مي شود. سپس صفحه ي بدست آمده با استفاده از اعمال نيرو به نقاط آن فرم يابي شده و در ادامه مدول ها براساس فرم حاصل و باتوجه به مكانيزم اتصالات، چيدمان مي شوند. براي سنجش قابليت اجرايي، چيدمان حاصل مورد بررسي قرار مي گيرد و در صورت اشكال در اين قابليت، مولفه هاي موثر در اصلاح فرم نمايش داده مي شود. درادامه، باتوجه به سازوكار اتصالات اين مدول كه به گونه اي طراحي شده كه فرايند ساخت را بسيار پيچيده مينمايد الگوريتمي جهت نمايش دستورالعمل ساخت سازه ي بدست آمده به صورت مرحله به مرحله و در سه حالت مختلف ارائه شده است. محصول نهايي اين پروژه، يك چارچوب تعاملي براي طراحي و ساخت اين سازه ي مدولار در محيط واقعيت تركيبي مي باشد؛ به اين صورت كه كاربر مي تواند از طريق رابط كاربري ساده اي در محيط واقعيت تركيبي (در تلفن هوشمند يا هدست) فرايند طراحي تا ساخت اين سيستم مدولار را دنبال كند.

1402/05/02

Interactive Design & Fabrication Workflow of a Modular Structure, Based on Real-time Explorations Using Mixed Reality Tools

5/22/2024 12:00:00 AM

In the modern era, the processes of design to digital construction in architecture, generally after the formation of the final design, become predetermined plans to advance construction operations. Also, the design decisions cannot be changed after the start of the construction operation, and the architects' freedom of action to adapt the design to the construction and site conditions is very limited. In this situation, the relationship between design and construction is linear and becomes inflexible, and architects are not able to interact with the design and the way it is built. On the other hand, the complexity of some design issues, makes the construction operation impossible for the executive teams and increases the need to use equipment such as smart robots in the progress of the construction operation. However, it is not possible to use this type of equipment in many architectural projects due to the unavailability or high price of the devices. In the meantime, the increase in the power of modern technologies such as mixed reality technology in improving the quality of digital design and construction processes and the advantage of its availability provides this opportunity for architects and executives to use mixed reality user interfaces. In combination, they can advance the design process in a flexible manner and conjunction with complex construction operations. Therefore, this research tries to provide a new look at the structure of architectural processes, an interactive method for digital design and construction with the help of mixed reality tools. To show the practicality of this issue, a modular structure has been considered as the case study of this research. In this structure, deployable cubic modules with dimensions of 20 cm are used, and their number is not limited. Therefore, in the research method of this research, first, an algorithm is presented to provide a simple framework for the design of a pavilion plan with the aforementioned modular structure. Then, the obtained geometry is shaped by applying force to its points, and then the modules are arranged based on the resulting form and according to the connection mechanism. To measure the execution capability, the resulting arrangement is examined and in case of problems, the effective components in form modification are displayed. Further, according to the connection mechanism of this module, which is designed to make the construction process very complicated; an algorithm is presented to display the construction instructions of the obtained structure step by step and in three different modes. The final product of this project is an interactive framework for designing and building this modular structure in a mixed-reality environment; In this way, the user can follow the process of designing and building this modular system through a simple user interface in a mixed-reality environment (on a smartphone or headset).

طراحي رايانشي , ساخت ديجيتالي , طراحي تعاملي , سازه ي مدولار , واقعيت تركيبي

computational design , Digital Fabrication , Interactive design , Modular Structure , mixed reality

Reihane Mohammadi

Abbas Torkashvand