Research Opportunities for UndergraduaTEs
理工学部・学部学生が最先端の研究に参加できるプロジェクト

Project lists

2017年度春学期(今学期)
研究テーマの詳細については各教員に問い合わせてください。
前川 卓 教授
3Dブロックプリンティング システムの開発
参加 学生 募集終了
教員メールアドレス ""を"@"に maekawa-takashi-vxynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 最新の3Dプリンターの技術の一つとして、さまざまな大きさのブロックを積層するブロックプリンティングが注目を浴びている。また、ブロックに多様な材料を用いることが容易にできるため、その用途は大きく広がっている。本研究では、形状や材料が多種多様なブロックを用いて、高速にモデルを構築するブロック式の3Dプリンターの研究を進めている。ブロック数を少なくし、組み立て可能でしかも壊れないブロックの配置を自動的に計算する手法を確立するとともに、3Dプリンター本体も製作し、自動的にブロックモデルを組み立てるシステムを構築する。今回は、ブロックとしてナノブロックを使用する。
履修済みであることが望ましい科目 計算工学基礎
必要スキル C/C++、CG の知識があることが望ましい。
その他 海外の大学院を目指す人は大歓迎です。
前川 卓 教授
画像に基づく曲面スムージング
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に maekawa-takashi-vxynu.ac.jp
定員 1名
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テーマ概要 近年、コンピュータの進化や三次元CAD ソフトの普及に伴い、対象物体から三次元CADデータを復元する形状のリバースエンジニアリングが盛んに行われている。復元には、スキャニング, 再構築, スムージングの3つのプロセスを要するが、スキャニングプロセスにおいて様々な外的要因により測定値にノイズが発生することが多にしてある。そのため三次元測定データのノイズ除去やスムージングの研究が盛んに行われている。
一般に二次元画像データの平滑化は三次元形状の平滑化と比較し、データ構造の単純さ、データサイズの小ささから、高速かつ単純なアルゴリズムで行うことができる。そこでこのプロジェクトでは、三次元CAD データに対し高速な二次元画像処理による平滑化手法を適用し、三次元CAD データのスムージングに関する方法について研究する。この研究は、シンガポールの南洋理工大学(Nanyang Technological University、QS 世界ランキング
13 位)との共同研究である。
履修済みであることが望ましい科目 計算工学基礎
必要スキル C/C++、CG の知識があることが望ましい。
その他 海外の大学院を目指す人は大歓迎です。
北村 圭一 准教授
数値流体力学(CFD)を用いた航空宇宙機の空力解析
参加 学生 募集終了
教員メールアドレス ""を"@"に kitamuraynu.ac.jp
定員 1~2名
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テーマ概要 流体力学において数値流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)は,理論,実験に並ぶもう一つの柱です.CFD には「実験を行わなくても(あるいは,行えなくても)流体場の詳細がシミュレーションで分かる」という大きなメリットがあります.しかしながら,計算結果から物理現象を考察したり,その計算結果自体の正しさを判断したりするのは人間です.本研究ではCFD を駆使しつつ,自ら考えて答えを導き出す能力を養います.具体的な研究内容は以下の3 項目から選択します(計算は教員等がサポート).

1) 宇宙機空力解析: 惑星突入時の宇宙輸送機を対象とします.NASA の火星探査ミッションに代表されるように,機体は減速や姿勢制御を目的として超音速ジェットを噴射します.このジェットと機体周囲の流体の空気力学的な干渉をJAXA のCFD コードを用いた数値解析により予測し,その物理を考察します.

2) 二次元翼の揚抗比向上: NACA0012 等の二次元翼を対象に,前縁曲率の修正や移動表面といった比較的新しい技術を用いて揚抗比の改善を試みます.

3) 衝撃波検知: 計算結果から衝撃波の発生位置を検知します(例:Canny 法,特性曲線法).そして特定の条件下において衝撃波が発生する理由を明らかにします.計算対象としては,宇宙機や二次元翼などを扱います.
履修済みであることが望ましい科目 流体力学I、流体力学II、基礎流体解析(必須ではありません)
必要スキル Fortran、Linux の知識(配属されてからの習得で十分です)
その他 航空宇宙分野に興味のある人,JAXA などの外部との共同研究に興味がある人,国際学
会発表や留学を目指す人は大歓迎です。
加藤 龍 准教授
人・機械融合型リハビリ支援装置の開発研究
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に Kato-ryu-cyynu.ac.jp
定員 2 名
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テーマ概要 加藤研究室では,上肢欠損者の運動機能を代替する筋電義手(筋収縮時に発生する生体信号で制御する電動義手)や手指麻痺リハビリのための外骨格型パワーアシスト装置など,人とロボットの融合学問(Cyber-Robotics)の医用福祉・リハビリ応用に関する研究に取り組んでいます.
春学期 ROUTE project では,下記のテーマを,加藤研究室の一員として一体となって解決する学生を募集する.
1. 上肢麻痺者のための電動外骨格・電気刺激を併用した運動補助具の開発
2. 先天性手指欠損児のための小型筋電義手の開発
3. 手指神経の外科的移行を用いた上肢筋電義手の制御
4.長期に安定的な信号計測を可能にする筋電センサーの開発
5. Neuro-prosthesis の身体認知メカニズムの解明 –人工義手を自分の手として感じるにはどうしたらよいか?
※全ての研究は,医療系研究機関との共同研究となります.
※他テーマも応相談
履修済みであることが望ましい科目 機械系の力学演習Ⅰ、Ⅱ、計算工学基礎
必要スキル 3DCAD やプログラミングができることが望ましい
丸尾 昭二 教授
3Dプリンターを用いた立体造形に関する研究
参加 学生 募集終了
教員メールアドレス ""を"@"に maruoynu.ac.jp
定員 1〜2名
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テーマ概要 近年、3Dデータから立体モデルを作製する3Dプリンターが注目されています。本研究では、ファイバー状の樹脂を押し出し、熱で溶かして積層させることで立体を造形する熱溶融積層型3Dプリンターを用いて、様々な3Dモデルを作製します。より高精細な造形を行うために、樹脂を押し出すノズルの径や造形条件を変えて実験を行い、高精細な造形や高速な造形が行える実験条件を探索します。最後に、最適な造形条件を用いて、3D−CADを用いて3次元モデルを設計し、実際に3Dプリンターを用いて試作します。
その他 最近注目されている3D プリンターを実際に触って、3D 造形の楽しさや、自分のアイデアから具体的にものを作る体験を楽しんでもらいたい。
丸尾 昭二 教授
超高速・高精細3Dプリンティング技術の研究
参加 学生 募集終了
教員メールアドレス ""を"@"に maruoynu.ac.jp
定員 1〜2名
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テーマ概要 本研究室では,世界で最も高精細な3Dプリンター(マイクロ光造形法)を独自に開発しています.この技術では,超短パルスレーザー光を光硬化性樹脂に集光させて,複雑な3次元形状を自在に作製できます.応用研究として,光駆動マイクロポンプや,振動発電素子,医療デバイスなどさまざまなマイクロマシンを開発しています.
本研究では,超短パルスレーザー(パルス幅:100フェムト秒)や青色半導体レーザー(連続発振)を用いたマイクロ光造形法を用いて、3次元CADモデルで作製した複雑な3次元形状を高速かつ高効率に造形する研究を行います。これまでのマイクロ光造形法は、加工精度や加工分解能は非常に高いのですが、造形速度が遅く、cmサイズの大面積の造形に長時間を要し、実用的な素子の開発が困難でした。本研究ではCADモデルの空洞化や、レーザービームの成形、造形速度の向上によって、超高速かつ超高精度なマイクロ光造形法を開発します。ぜひ、我々と一緒に、まだ誰も実現していない新しい3Dプリンティグ技術の開発に挑戦しましょう!
その他 研究室ゼミでは,先輩達の日頃の研究活動の報告や,学会発表の練習,国際会議での英語発表の練習にも参加できるので,授業では体験できないことが勉強できます.
尾崎 伸吾 准教授
Terramechanics: 探査ローバー用ホイール開発に関する実験的研究
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に s-ozakiynu.ac.jp
定員 1〜2名
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テーマ概要 オフロード車両と大地の相互作用を取り扱う学問分野をテラメカニクス(terramechanics)と称します.現在,本研究室では,テラメカニクスに関する研究プロジェクトを産学官の共同で展開しています.その中の一つに月・惑星探査用ローバの走行部の開発および特性評価があります.探査ローバに代表される小型/軽量車両の走行特性は,車両設計やパスプランニング,実際の運用過程において極めて重要なファクターとなります.特に,月や火星表面の軟弱な地盤を走行する探査ローバにおいては,走破性・旋回性・エネルギー効率の観点から車両走行部の更なる高度化が望まれています.別の言葉で言い換えると,フカフカの砂漠のような路面を少ないエネルギーで自由に走行でき,決してスタック(ホイールが空転して身動きが取れない状態)しないホイールの開発が望まれています.本研究では,下図に示すような,共同研究先と共通のプラットフォームを有する汎用車輪走行実験装置を用いて,まず,各種センサを用いた力学量の測定方法や実験データの整理方法について学びます.またオプションとして,将来の月・惑星探査ミッション用の地盤調査ツールの検証を研究室スタッフとともに実施します.
履修済みであることが望ましい科目 材料力学,機械力学,機械要素設計製図
必要スキル 実験に興味があることが望ましい.必須では無いが,3D CAD, Matlabなどのスキルがあることが望ましい.
その他 How to get unstuck を合言葉に一緒に研究を楽しみましょう. 大学院生や卒研生と共同で取り組んでもらう予定です.なお,在籍学生多数のため個人用机は提供できません.
鷹尾 祥典 准教授
イオンスラスタにおけるイオンビーム解析
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に takaoynu.ac.jp
定員 1〜2名
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テーマ概要 イオンスラスタはプラズマ中のイオンをグリッド電極に印加された静電場で高速に加速する宇宙推進機です。宇宙機を推し進める推力はとても小さいですが、燃費が非常に良いため長時間運用を必要とする宇宙機によく使われています。例えば、小惑星探査機「はやぶさ」、そして、その後継機「はやぶさ2」のメインエンジンにもイオンスラスタが搭載されています。


イオンスラスタはイオンビームを噴き出すとともに、中和器と呼ばれる電子源から電子を放出する必要があります。何故なら、正の電荷を持つイオンだけ引き出すと宇宙機はどんどん負に帯電し、せっかく引き出したイオンが宇宙機に戻ってきてしまうからです。中和器から電子を放出しながらイオンスラスタからイオンビームを高速に噴き出すことで、電気的に中性な高速ビームが得られ、その反力により宇宙機を推し進めることができます。
本テーマではイオンビーム軌道の最適化による推進性能の向上や、中和器から放出される電子との相互作用の解析を行います。具体的な手法としては、数値シミュレーションの中でもプラズマ中のイオンと電子の挙動を粒子単位で追跡する粒子計算法を利用します。
これに限らず宇宙推進機に関する他のテーマでも構いませんので、気軽にお問い合わせ下さい。
履修済みであることが望ましい科目 電磁気学(物理学II B)
必要スキル Linuxの使用経験、Fortran 90/95の読み書き経験があれば、より取り組みやすいと思いますが、配属されてからでも問題ありません。
その他 プラズマの授業は機械工学EPには無いため未知な領域と思いますが、当研究室の学生と一緒に学んで行きましょう。不明点・疑問点は気軽にメールでご質問下さい。
百武 徹 准教授
赤血球挙動の流体シミュレーション
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に hyakuynu.ac.jp
定員 1〜2名
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テーマ概要 血管内には酸素を組織へ運搬するためにヘモグロビンを有する赤血球が多数存在しており,この赤血球は変形をしながら血管内を流動します.特に,微小循環のような血管の径が赤血球と同程度になると,赤血球のレオロジー的特性が重要となってきます.本テーマでは,当研究室で開発された赤血球流動プログラムを用いて,変形を伴う赤血球の流動シミュレーションを行います.具体的には,毛細血管内流れ,分岐部や狭窄部内など特徴的な形状に対する流れのシミュレーションを行う予定です.さらに、各種梗塞、微小循環障害など具体的な病気に対する治療方法の提案への発展も視野に入れています.ROUTEの研究を通して機械工学EPカリキュラムで受講した科目が医療関係の研究につながることを体験できると思います.
履修済みであることが望ましい科目 流体力学
必要スキル 特にありません。研究室の学生とともに新しいスキルを身につけていきましょう。
佐藤 恭一 教授
ハイブリッドアクチュエータを用いたパワーアシストスーツの開発
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に sato-yasukazu-zmynu.ac.jp
定員 1〜2名
テーマ概要 パワーアシストスーツは、人間の諸動作での腕や足の動きに、アクチュエータが発生するアシスト力を付加することにより、人間の運動負荷を軽減するもので、福祉・介護や、重量物を扱う機械組立・修理などへの適用が期待されている。そのアクチュエータの駆動には電動式(モータ)、空気圧式、液圧式などがあり、一長一短がある。電動式(モータ)は高精度な制御ができるが、一般的に、大きな出力を得るためには大型で重くなり、コストも高い。空気圧式は、軽量で、空気の圧縮性によりソフトなアシスト力の付加ができ、人間への装着向けには適しているが、大きな出力を得るためにはその容積が大きくなる。液圧式は高圧を用いることにより単位重量当たりの出力は大きいが、人間への装着向けとしては操作性や安全性の面で課題がある。当研究テーマでは、屋外での大型機械の部品交換や重量部品の取り付け作業における作業者負担軽減に焦点を当て、各種アクチュエータ駆動方式の長所を組み合わせた高出力ハイブリッドアクチュエータとその制御システムを開発するとともに、当研究室で開発した空気圧式パワーアシストスーツ・プロトタイプをもとに、容易に脱着できる軽量高出力なハイブリッドアクチュエータ搭載のパワーアシストスーツを開発する。
必要スキル 自分自身で簡単な部品を設計、製作(加工)する意欲がある人。
その他 佐藤が設定する2つのプロジェクト合計で、定員を最大2名とします。
佐藤 恭一 教授
電動油圧ハイブリッドパワートレーンを用いた小形電気駆動自動車のエネルギー回生に関する研究
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に sato-yasukazu-zmynu.ac.jp
定員 1〜2名
テーマ概要 近年、電気自動車(EV)では、リチウムイオン電池等の高性能電池と効率モータの組み合わせ、適切なパワーマネージメントを行うことにより、走行距離の拡大が実現されている。一方、リチウムイオン電池は、従来の鉛蓄電池に比べ大変高価であり、その放電・充電制御も難しため、安価な小形車両への適用にはコスト等の多くの課題がある。鉛直電池は、従来から自動車用、二輪車用蓄電池として広く使われていて、扱いやすいが、電気駆動車両の駆動源に適用した場合に、制動(ブレーキ)時の回生に対する急速な充電性能が劣るため、エネルギー回生が十分に行えないという短所がある。本研究では、安価な鉛蓄電池駆動の近距離移動用小形(一人乗り)EVを対象に、駆動を従来の電池-モータの電動系で行いながら、急速回生時のエネルギー回収と駆動力アシストに油圧動力系を利用する電動油圧ハイブリッドパワートレーンを構成し、EVの走行距離延長と走行性能向上をシミュレーションと実験により評価し、全電動のパワートレーンとの比較検討を行う。
必要スキル 自分自身で簡単な部品を設計、製作(加工)する意欲がある人。
その他 佐藤が設定する2つのプロジェクト合計で、定員を最大2名とします。
松井 和己 准教授
車載用ECUの強度・信頼性評価のための疑似車載センサーの開発
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に kzmynu.ac.jp
定員 2名
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テーマ概要 自動車の電子制御は,過酷な環境(極限環境)でも正確に動作する必要があり,高い信頼性が要求されています.とくに,近年は燃料電池自動車や電気自動車など電子制御がシステムの信頼性に直結している製品が増えており,信頼性の確保は必須の課題になっています.本テーマでは,自動車制御ユニット(ECU)の強度試験を実施することを目的として,バーチャル車両システムを構築します.国内の大学で唯一所持している高加速機能限界試験(High Accelerated Limit Test,通称HALT)に接続し,最先端の電子制御システムの機能限界試験を実施して製品の信頼性と安全性について検証します.
2017年度の春学期は,実際の自動車に取り付けられている各種センサーの機構(しくみ)を理解して,走行状態を模擬した信号を出力するシステム(疑似車載センサー)を構築します.
履修済みであることが望ましい科目 コンピューティング演習,制御工学,自動車工学など
必要スキル 機械加工,制御系プログラムの作成 (普通自動車免許を取得していることが望ましい(車両は運転しません))
その他 自動車(整備)への興味
松井 和己 准教授
マルチスケール解析における並列化効率の評価
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に kzmynu.ac.jp
定員 2名
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テーマ概要 構造物レベルでは一様だと考えられる金属材料であっても,顕微鏡などでその組織を観察すると非常に複雑な内部構造を有していることがわかっています.これら材料の微視構造における力学現象と巨視的に観察される材料の機械的特性との関係を明らかにすることを目的にして,本研究室では「マルチスケール解析手法」の研究を行ってきました.これは,微視構造とマクロ構造の両者に対する数値シミュレーションを同時に実施するものなので,従来の数値シミュレーションと比べて非常に多くの計算機資源を必要とするため,分散メモリ型の並列計算機を前提とした並列処理が実施されてきました.
本テーマでは,従来の並列処理に加え,現代のマルチコアCPUを前提とした並列処理を実施して,さらなる処理時間の短縮(並列化効率の向上)を狙います.特に2017年度の春学期は,シミュレーション対象の領域(~数十万メッシュ)を複数のグループに分解し,それぞれに対する計算処理を並列に実施することを目標とします.そのためのアルゴリズムとそれを処理するプログラムを開発し,全体の要素数とグループ数という観点から,それらの並列化効率を評価していきます.
履修済みであることが望ましい科目 コンピューティング演習(マツイ担当クラス),材料力学,有限要素入門など
必要スキル プログラム作成やCADのオペレーションに抵抗がないこと