[研究室ツアー Vol.3]星野研究室(前編)

研究室ツアー、第3弾は、星野研究室(ロボット・制御)です!

星野先生からは、前編・後編にわたる詳しいご紹介をいただいています!まずは、前編をお届けします。

 

 【星野研究室(ロボット・制御)】

皆さん、こんにちは。機械工学科の星野研究室です。Hoshino1

○研究の内容

 星野研究室は制御工学ロボット工学が専門です。機械工学全体の中では、機械力学、またはシステム制御の分野に分類されます。材料力学、熱力学、流体力学と並んで重要な一分野であり、理論と実験の双方から研究を進めています。

研究室には20kg可搬の6軸マニピュレータ2台とステレオカメラをはじめ、二足歩行ロボット、2重・3重球面倒立振子(SCARA型ロボットで駆動)、1重・2重回転型倒立振子、Acrobot(アクロボット、Acrobatic
Robotの意味)、パーソナルモビリティ、柔軟梁付き位置決め機構などの実験装置があります。マニピュレータ本体とステレオカメラ以外は研究室で開発しました。

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これらはすべてモータで駆動される機械であり、これらに望ましい運動を実現させるためのモータの駆動法の検討、つまり、制御手法の検討、が研究のテーマです。

○制御系の構築法

 研究には機械工学科で学ぶ様々な内容が必要で、通常、次のような手順で研究を進めます。

1.まずは制御対象の機械(ロボットなどの実験装置)を、物理学(力学)を駆使して数式で表現します。数式はほとんどの場合、非線形な連立微分方程式となります。対象の質量や摩擦係数の値なども実験的に求めます。これをモデリングと言います。

2.次に、数式で表された制御対象に対する制御手法を、数式で求めます。これを制御系の設計と言います。

3.制御対象と制御系を繋いだときに、どのような運動をするかをコンピュータで解析します。これをシミュレーションと言います。

4.望ましい運動が実現されるようであれば、数式で表現された制御系を、電子回路やコンピュータで具体的な制御装置に置き換えます。コンピュータに実行させるプログラムも書きます。これを制御系の実装と言います。

5.最後に、制御対象の機械に制御装置を繋いで、動作を確認します。

 

○必要な学問と設備Hoshino3

 如何でしょうか。以上のように、機械を制御するには、数学、力学(ロボット工学)、制御工学、数値解析(シミュレーション)、電気・電子回路、プログラミングなどの幅広い知識や技術が必要であることがわかるでしょう。これらを是非、1年次から3年次の教育課程で学び、身に付けた上で、研究に臨んで欲しいと思います。

また、ロボットなどの実験装置を作るには、座学ばかりでなく、CADでの製図や、部品の加工、加工された部品や電子回路の組み立てなどの実技も必要です。そのため研究室には、製図やシミュレーションのためのコンピュータ、装置の組み立てや配線に使う様々な工具が用意されています。

 

次回の後編では、実験装置の特徴や、パーソナルモビリティビークルの紹介もあります。お楽しみに!!!

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星野教授がBest Paper Awardを受賞 ===> https://www.ms.sus.ac.jp/news/award20140207/

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