先端技術研究

先端技術の応用研究

Iotとロボット制御

Iot

Iotという言葉を聞いたことがあるでしょうか?Internet of Thingsの略でモノのインターネットなどと言われます。 様々な機械や電子機器をインナーネットに接続して、情報のやり取りを行い、より便利なに使う仕組みの事です。 機械工学とIotの分野では、機械の制御(ON、OFFや動作内容の変更などなど)や信号の取得、命令の送信などの他にも、破壊の予測・検出などの分野でも活用されています。 さて、何を勉強すれはIotを学べる(実践)できるのでしょうか? 一つの答えが、シングルボードコンピュータです。Raspberry PiやArduinoといった、機能を限定した安価で小型のコンピュータにより信号制御方法を学びます。 研究対象としては、モーターの制御やカメラのコントロール、電気信号の取得や解析といった基礎知識の組み合わせによって、破壊の予測・検出や実験の自動化を目指して、「出来たらいいな」を形にします。

ロボット制御

ロボットの制御とは、具体的にはいったい何をしているのでしょうか? 進め・止まれ・つかめという命令を出すのが制御だと思うかもしれませんが、そんなに甘くありません。 進むためには車輪を動かします。つかむためにはマニピュレーター(ロボットの腕)を動かします。 この「動かす」はもっと具体的にいうと「モーターを動かす」ことです。「モーターを動かす」は「電気を流す」ことで実現できます。 モノを動かすために、どのくらいの電気を流すのか。電気を流す量はどのように決定するのか。 ロボットの重さや動きの速度、加速度、目標の動作と目標までの差。物理と数学とプログラムの複合知識が必要になってきます。 ロボット制御こそ、機械工学でしか成し得ない分野なのです。 研究対象としては、モーターの制御による倒立振り子、電動ラジコンの自動操縦等を通して知識と経験を身に付けてもらっています。最終的には、疲労試験の実験装置の自動化や損傷の予測・評価に適応できる技術の基礎研究になります。

人工知能と機械工学

ディープラーニング(人工知能・機械学習)

人工知能には技術進歩に応じて3回のブームがあったと言われています。2006年に開発されたディープラーニングが第3次人工知能ブームを巻き起こしました。 ディープラーニングが得意とする分野はいくつかありますが、私たちの研究室では「画像解析」を起点として「ディープラーニング」の使い方や応用方法に注目して基礎的な実験を行っています。 人工知能自体の開発は情報工学の分野の研究ですが、人工知能を何に使うか?どう使うか?は分野を問わない研究分野です。 DonkeyCarという、ラジコンカーを人工知能で自動運転させるプログラムを基に、基礎研究を始めています。 最終的には、疲労き裂長さの自動計測や動脈瘤・動脈硬化の自動判定技術への応用を目標にしています。

3Dプリンタの応用

3Dプリンタ造形物の強度特性

3Dプリンタを用いると複雑な形状の物体も簡単に作成することができます。ただし、大量生産には向きません。 私たちの研究室では、人口動脈瘤をはじめとして、様々なものを3Dプリンタで「印刷」しています。 この印刷物の強度はどのように評価すればよいでしょうか。印刷方法や印刷条件・印刷方向さらには後処理によって強度は大きく変わります。 私たちの研究室では、印刷物の強度特性評価を設計に反映したり実験結果と比較して現象を予測したりしています。