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教員紹介
数理機械工学講座
本講座は大きく分けて、制御・計測に関連した分野と、機械基礎に関連した分野から構成され、教育研究を行なっています。
制御・計測工学研究グループ

制御工学と計測工および振動工学は学問分野として広範であり、機械工学において既存の分野に加えてますます重要となってきた時代背景がある。

機械工学の他の分野にくらべこれらの分野は相互に関連が深く、研究上も混然一体となる場合がある。

本研究グループでも各研究者は研究上の視点や立場を変えながら研究活動を行なっている。

金城寛教授(ソフトコンピューティングの応用研究)

ソフトコンピューティングを用いた信号処理と制御に関する研究を行なっている。

ソフトコンピューティングとは、ファジィ理論、ニューラルネット、遺伝的アルゴリズム等の手法のことである。ファジィ理論は、人間など生物の考え方、判断方法を理論的にモデル化したものである。

ニューラルネットは、生物の脳の工学モデルであり、人間の脳の高度な情報処理機能を機械に持たせることができる。

遺伝的アルゴリズムは、生物の進化の過程をモデル化したもので、機械が生物の進化を真似て高度な機能を獲得できるのではないかと研究が進められている。このようにソフトコンピューティングは工業的に有用な手法であり、応用の可能性は広い。

倉田耕治教授(神経回路網の理論的研究)

ロボットとは何かという問いに一言で答えるなら、それは知性をもった機械である。その知能を実現する方法の一つがニューラルネットあるいはニューロと呼ばれる分野である。脳を手本とするニューラルネットの特長は、柔軟な学習、適応、自己組織能力にある。

われわれは脳の学習法則を数理モデル化することによって、脳に関する知識(生理学、医学)を応用可能な技術(工学)に転換することを目指している。

現在進めている研究では、脳の自己組織過程のモデルをロボットのナビゲーションに応用することにより、ロボット自らが部屋の中を歩き回って得た視覚情報から、その部屋の地図を自動形成するシステムを構築中である。視覚から得られる情報はロボットの位置と向きの組み合わせで決まる。そこから位置と向きの情報をうまく分離することがこの研究の眼目である。

上里英輔准教授(制御理論とその応用研究)

制御理論における制御系設計の一つのアプローチは、対象システムの挙動を数式モデルで記述し、そのモデルに対して制御目的を達成するような制御器を設計することである。

現在、ディスクリプタシステムと呼ばれる数式モデルを対象とした制御系解析・設計法の研究に取り組んでおり、制御系設計用CADで容易に取り扱える計算方法の構築を行なっている。

また、応用面では、システム同定法を用いた RCヘリコプタのモデリングおよびその姿勢制御、人間や環境との接触情報を考慮したロボットアームの制御法、無線によりコンピュータとデータの送受を行なう小型移動ロボットの研究を行なっている。

大城尚紀准教授(ロボットビジョン)

人が目を閉じては種々の動作が困難なことからもわかるように、視覚は環境情報を得るための重要な感覚器官となっている。これと同様にロボットを自律的にある環境中で行動させる場合にも、視覚情報を利用することによる有効性が期待される。

ロボットの視覚を実現するにはテレビカメラを用いて、距離情報をカメラを2台平行に並べたステレオ視により取得している。

さらに人間が目を自由に回転させて環境から選択的に情報を得るのと同じくカメラにモータを付加して能動的に視線を変更できるようにしたアクティブビジョンシステムを構築している。このシステムに関して必要となる機能・性能などに関する研究を行なっている。

中園邦彦准教授(ロボットマニピュレータの制御)

ロボットマニピュレータが制御対象である脆弱な柔軟構造物体を把持したり、接触したりする場合、従来法では対象を破壊破損させる問題が発生する。

そこでマニピュレータが柔軟性(コンプライアンス)を有するような制御器を構成しなければならない。

柔軟性を所有するニューロンを用いたニューラルネットを構築し、そのネットワークが果たす物理的・数理的解析を行ない、コンピュータシミュレーションを使って検証する研究を行なっている。

また、実際のロボットへの適用には、外乱やロバストな環境により予期せぬ挙動を示すことも考慮する必要があり、実システムによる検証・検討も開始している。

機械基礎研究グループ
若井謙介助教

ディーゼル機関におけるクリーン燃焼技術の確立は社会的な急務となっている。また、石油資源の有効利用および二酸化炭素排出量削減という観点から、石油系燃料の代替燃料が注目されている。天然ガス、石炭、バイオマス等からの合成が可能なジメチルエーテル(DME)は、ディーゼル機関用代替燃料としての優れた特性から注目されている。しかし、DMEは粘度の低さから通常用いられている燃料噴射系に適用する場合潤滑剤などの添加が必要となる。 

そこで、現在用いられているディーゼル機関用燃料と DMEとの混合燃料を作成し、ディーゼル機関用噴射系およびガソリン直噴機関用噴射系を用い、ディーゼル機関燃焼系設計、また、燃焼系パラメータの最適化のため重要な特性である巨視的な噴霧特性(噴霧先端到達距離、噴霧角、噴霧体積)、そして、うず流室式単圧縮膨張装置を利用して着火、燃焼、排気特性の実験研究を行なっている。

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