機械設計研究室 研究テーマ概要
研究室コンセプト

機械設計研究室(西田研)では、“シンプル”な『機構』と“単純”な『制御』で“複雑な動き”の組み合わせを創り上げることをコンセプトに機械を使う人間の感性や環境にも配慮した設計、および、新たな機械形状や機能の創造を行っています。

本研究室では、学生を最新の研究に参画することで、機能や性能を決定するための部品形状や材料を理解し、
さらに、実問題の重要生を体験しながら、新たな課題を探求する力と問題解決能力を身につける人材を育成しています。

現在の研究テーマ
@軟生機械設計(ソフトメカにクス)に関する機構と制御の研究
A柔らかいアクチュエータに関する研究
B超薄型移動ロボットに関する研究
C人間の感性に基づいたデザインと支援ツールの研究
Dメカトロ支援ツールに関する研究

1.軟生機械設計(ソフトメカニクス)に関する研究最もシンプルな「ゼロイチ」機構と「オンオフ」制御
柔らかい材料を採用・駆使して、柔らかい移動形態機能の特性を機構と制御の観点から実証的に解明し、
既存の常識を打ち破る新しいメカニズムと未来の機械システムを提案します。
柔らかい機械のメリット
@対象物を傷つけない→安全
Aシンプルな機構と制御→扱い易い
B大規模量産に向く安価な構造
C軽量・小型化が可能
■SMAを用いた四脚ソフトロボットの研究(4入出力4脚駆動,前後・左右・旋回が可能)
(5.7[g])
○西田麻美:“SMAと柔軟プレートを組み合わせた四脚移動ロボットの開発”,精密工学会誌,Vol.78,No.11,pp.1004-1008,2012/.○Mami Nishida:"Experimental Study on ON-OFF Control Systems forFlexible Quadruped Locomotion Robot"2011 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics,pp880-885,2011./○M.Nishida,K.Tanaka,"The Quadruped Locomotion Robot with Flexible Materials" IEEE/RSJInternational Conference on Intelligent Robots  Systems(IROS),pp.2649-2654,2008.
■SMAを用いた二脚ソフトロボットの研究(2入出力2脚駆動,前後・左右・旋回が可能)

2011年(4.7[g])2013年(4.7[g])

  
○村岡遊,高橋稔幸,谷村健太,西田麻美:“多方向への移動を可能としたソフト二足歩行ロボット”,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2013(Robomec 2013) 講演論文集,1P1-F01, 2013./○安藤勇太,比留間将仁,成瀬圭介,竹下優,西田麻美:“FFPアクチュエータの構造とその曲率変化による動作特性の評価”,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2012(Robomec 2012) 講演論文集,2A2-C07,2012./○矢吹慧介,清田恭平,西田麻美:“腹ばい型柔軟歩行ロボットの歩行動作の検討”第12回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門 講演会(SI2011) pp.2318-2321,京都大学(京都)/○小宮由,西藤孝浩,地主有佑,西田麻美:“腹這い型柔軟ロボットの歩行速度を向上させた歩行動作の検討”,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講会2011(Robomec 2011) 講演論文集,2A1-J15,2011.
バルーンソフト歩行ロボットの研究

板バネ脚機構による歩容生成
○上澤秀仁,今村厚志,臼居佑樹,西田麻美:“板バネ脚機構を有するバルーン歩行ロボットの開発”,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2013(Robomec2013) 講演論文集,2A2-Q01, 2013./○神保友美,西田麻美:“浮力を応用したバルーン歩行ロボットの開発”,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2011(Robomec 2011) 講演論文集,2A1-H03, 2011.
2.柔らかいアクチュエータに関する研究
生物のように柔らかい機械の鍵を握るのはアクチュエータです。バイオエンジニアリングとの融合など、さまざまなアプローチから人にやさしい生き物のような機械を作ることを目指しています。
■昆虫の爪を規範したソフトアクチュエータ
○西田麻美:“ソフト歩行ロボットに関するFFPアクチュエータの応答速度の向上”,関東学院大学工学部 研究報告,第56-1巻,pp.71-76,2012./○田中貴元,小川雄太,深澤航,西田麻美:“腹ばい型柔軟ロボットにおける特性評価〜昆虫を模した爪の検討〜”,第32回バイオメカニズム学術講演会,講演予稿集1B-16,2011./○西藤孝浩,西田麻美:“フリーエッジFFPアクチュエータの信号タイミングの影響”,第29回日本ロボット学会学術講演会,講演概要集RSJ2011AC1P2-1,2011./○野口晋也,松下徹平,村上純一,西田麻美:“柔軟ロボットに関するFFPアクチュエータの応答速度の向上”,第11回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門 講演会(SI2010)pp.762-763,東北大学
■板バネ脚機構ソフトアクチュエータ,ピボット旋回用ソフトアクチュエータ
3.超薄型移動ロボットに関する研究
新しい方法でロボットの軽量化、薄型化にすることを目的としてしなやかに折りたためる移動機構の開発を行っています。
■省エネルギープロセス型軽量薄型ロボット


○深井雄大,青木望,西田麻美:“SMAアクチュエータを用いた薄型移動ロボットの開発”,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2011(Robomec 2011) 講演論文集,2A1-B07,2011.
■包括型可変薄型移動ロボット
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4.人間の感性に基づいたデザインと支援ツールの研究
これまでの機械設計では、主として「安全」「機能・性能性」「経済性」などが重視されており、「人々の感性」「美観」「環境との調和」に配慮された設計がまだ十分とは言えません。そこで、本研究では、人々の感性に訴える魅力的な製品とは何かについて研究し、製品仕様が決定される設計上流過程の支援を目指しています。
■介護者のための生活支援ロボットの研究
■幼児教育の支援と向上のためのロボットデザインの研究
○朴権永,豊田希,西田麻美,藪田哲郎:“浮力を用いたバルーンジャンプロボットの幾何学的挙動分析”,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2013(Robomec 2013) 講演論文集,2P1-P13,2013.
5.メカトロ教育支援ツールに関する研究
メカトロ機械の現象や特徴を「わかる」という概念形成ための支援方法としてすでに知っている情報をイメージとして意識化するためのセンサやアクチュエータの設計・製作を行っています。
■センサを用いた設計と製作(位置センサ,速度センサ,リミットセンサ,加速度センサ)
■アクチュエータを用いた設計と製作