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

2019年度秋学期(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。
荒木 拓人 准教授
電気分解・燃料電池システムの開発・性能評価
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に tarakiynu.ac.jp
定員 2
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テーマ概要 今の学部生の皆さんは今の平均寿命からすると60年ほどはこの世界に生きることになるかと思います.その60年間,現在と同じペースで化石燃料を使用することはできるでしょうか? 普通に考えると枯渇や気候変動の点から難しいですよね.原子力もありますが,自然エネルギーの大量導入が必要だと考えます.ただ,自然エネルギーは一般に時間変動や地域の偏りが大きいため,大量導入するためにはエネルギーの貯蔵や輸送技術も同時に必要です.
貯蔵技術として現状は揚水や二次電池などが一部用いられていますが,どちらも容量などに問題があり,水素などの燃料(化学エネルギー)としての貯蔵・輸送が必要だと当研究室では考えています.
Route生として志望した場合は,最初の1か月ほどは,現状の技術の問題点などを調べ,その後に研究室でいろいろ行っている実験や数値計算のなかから興味が生まれたテーマに取り組んでみてください.もし,最初から「これをやりたい!」というテーマがあればそれに取り組むことも歓迎です
履修済みであることが望ましい科目 特にありません.
必要スキル 特にありません.
太田裕貴 准教授
柔らかい材料を利用したウェアラブルセンサの小型化
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に ota-hiroki-xmynu.ac.jp
研究室Web http://www.ota.ynu.ac.jp/index.html/
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テーマ概要 太田研では最新の成形加工・付加加工でゲルやゴム材料(ソフトマテリアル)の形を作る技術を基礎に色々なデバイスや機械を作る研究をしています。そのようなソフトマテリアルを使用して、①曲がるセンサや伸びるセンサ(下図)の開発と②映画ベイマックスのような柔らかいロボット(ソフトロボット)の開発の二つの方向性の研究を行います。本研究では、最新の3次元プリンタやロボット加工装置などを利用してもらって、ウェアラブルデバイスの小型化に携わってもらいます。もちろん、基礎機械工学を学んだだけでは上に書いたような開発をしたことがないと思います。先輩、スタッフ、教員が十分なサポートをしますので、ぜひ新しい分野に飛び込んでみてください!

※詳細は 横浜国立大学太田裕貴研究室 を参照してください。
履修済みであることが望ましい科目 (可能であれば)応用機械設計製図I
必要スキル 電気回路設計・自動制御などスキルがあるとより良い。しかしながら太田研では十分な経験があるので何よりも学習していくことが大切です!
その他 各種展示会に参加してもらう可能性があります。
尾崎 伸吾 准教授
xTerramechanics: 極限環境下で作業を行うオフロード機器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
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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や災害用建設ロボットの開発があります.これらに代表されるオフロード車両は,月・惑星表面や災害現場などの極限環境下での作業を強いられます.そのため,機体/車両設計やパスプランニング,作業工程のシミュレーションは実際の運用において極めて重要なファクターとなります.特に,軟弱な地盤を走行する車両においては,走破性・旋回性・エネルギー効率の観点から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,汎用テラメカニクス実験装置を用いて,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.また小型ローバの走行現象や木材瓦礫の掘削現象に関する実験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.
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
研究室Web http://katolab.ynu.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.加藤研HP http://katolab.ynu.ac.jp/
秋学期 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
北村 圭一 准教授
航空宇宙機や空飛ぶ車の空力設計
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に kitamuraynu.ac.jp
研究室Web http://www.aero.ynu.ac.jp
定員 1-2名
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テーマ概要 “Mark my words: a combination airplane and motorcar is coming. You may smile, but it will come.” – Henry Ford, 1940.

「空飛ぶ車」の開発は人類,特にエンジニアの長年の夢でした.その開発がいよいよ本格化し,世界中のメーカが競って関連プロジェクトを立ち上げ始めています.ただしその外観や機能は様々であり,一見レーシングカーに見えるものから,航空機に近いものまで非常に幅広い選択肢があります.こうした中,本テーマでは学生の自由な発想から空飛ぶ車を設計し,その実現性を数値流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD ※)により議論してもらいます.空気力学やCFDを実際のモノづくりへ活用する経験を通し,これらの学問への理解をより一層高めてもらう事も狙いの一つです.
なおこうした空力設計を支える「CFD技術そのものの研究」,あるいはその「航空宇宙機への応用」と言った研究も行う事ができます(詳しくは面談にて).
 
・空飛ぶ車の概念例(PDFファイルを参照してください):H29年度 ROUTE成果(2018/08/29 NHK『ニュースウォッチ9』にてTV放映)

※近年の車や航空宇宙機の開発(空力設計)においては,CFDの活用が当たり前になってきています.CFDには「実験を行わなくても(あるいは,行えなくても)車体・機体の空力特性や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.これにより,実際に高価な車体・機体を作る前の段階で,(CADで)作成した形状の空力特性を把握する事が出来ます.
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、空気力学、数値流体力学入門、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 空気力学や航空宇宙分野,そしてこれらの応用に興味がある人向けの研究テーマです.
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。
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
研究室Web http://www.takao-lab.ynu.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 3年次秋学期の推進工学基礎で行いますので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
流体力学を医療に役立ててみよう
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
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テーマ概要 1. 循環器疾患と流体力学
血管径が数十マイクロメートルの微小血管では,血管径と血管内を流れる赤血球の大きさが同程度になり,血管内流れは複雑となります.ここでは,赤血球を含む血液の流れと脳梗塞や心疾患など様々な循環器疾患の関連性について調査します。
2. 血液透析と流体力学
血液透析とは、体外にて血液をろ過することで、低下した腎機能の代替を行う治療方法です。ここでは、血液透析患者を対象とした人工血管を含む血管内流れを研究することで、流れに関わるトラブルの予防について検討を行います。
3. 不妊症と流体力学
生殖細胞である精子が,卵管内粘液中でどのような運動をするのかを流体力学的観点から研究します.ここでは,マイクロ流体システムによる不妊症の治療に向けた運動良好精子回収デバイスに関する研究を行います。
これらの研究テーマを通して,機械工学EPのカリキュラムで受講した科目が実は医療分野にもつながってい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 流体力学関連の授業(必須ではありません)
必要スキル 特にありません。また、流体力学の授業を履修していなくても「流れ」と「医療」に興味のある学生は大歓迎です。
渕脇 大海 准教授
精密作業ドローンの開発
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に fuchiwaki-ohmi-xkynu.ac.jp
定員 1~2
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テーマ概要 最近では,図1に示すようなドローンの小型軽量化・多機能化が目覚ましい.一方,本研究室では,長年にわたり小型軽量な精密自走ロボットの研究を蓄積してきた.本研究では,市販の「ドローン」に1.5Vで駆動する「圧電共振型・超音波リニアモータ」組み付けて,「ワイヤレス」で制御可能な「精密作業ドローン」を世界に先駆けて提案する.春学期のROUTEのゴールは,顕微鏡下にドローンを飛翔移動させ,顕微鏡視野範囲で,精密なマニピュレーション作業して帰還するまでを無線操作することとする.秋学期はドローンにFPV顕微カメラを設置してHMDで精密作業を操作する.市販の小型ドローンに「超音波モータのワイヤレスPWM制御回路」を搭載するため,電気・電子回路に素養または習得に高い興味があり,じっくり時間をかけて一年を通して熱中したいロボット・メカトロ好きな学生を歓迎する.
履修済みであることが望ましい科目 電気・電子回路,機械力学,機構学,力学
必要スキル 電子回路,マイコン,プログラミング
その他 ・メカトロ(メカニズム,エレクトロニクス)の設計試作実験
・電子回路工作
・ロボット工作
・シミュレーション,自動制御の研究のための,ハードウェアの下準備という位置付け.
・熱心に取り組んでくれる方を歓迎します.必要物品,場所は提供します.
渕脇 大海 准教授
毛細管ポンプによるSMAアクチュエータの高速冷却法と小型フィンガー機構の開発
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に fuchiwaki-ohmi-xkynu.ac.jp
研究室Web http://www.fuchilab.ynu.ac.jp/
定員 1-2名
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テーマ概要 最近では,加速度センサ等のMEMS技術(Micro Electro Mechanical System)によるセンサの小型化・高感度化が目覚しい.しかしMEMSデバイスのアクチュエータとしての実用例は少なく,プロジェクタに内蔵されているμミラーアレイくらいに限定されている.また生物の筋肉に比べ、現代のロボットに内蔵されている電磁モータは重いため,動物型ロボットの作業自由度は,模範とする動物のアクチュエータ(筋肉)の数の100分の1ほどに限定されている.本研究では,軽量小型であるが,冷却機構の小型化が困難であり,実用範囲が限定されている形状記憶合金(Shape Memory Allay)の高速冷却の問題を,「毛細管ポンプ法(図1)」により解決することで,軽量・小型かつ1Hzで駆動できる小型フィンガー機構(図2)を実現することでアクチュエータの小型軽量化への突破口を開くことを目的とする.

図1 直径100μmの微小コイル の隙間Pと濡れの関係
図2 毛細管ポンプ冷却法による小型軽量なSMAサーボ機構
履修済みであることが望ましい科目 機械力学,機構学,力学
必要スキル メカトロ(メカニズム,エレクトロニクス)の設計試作実験
その他 熱心に取り組んでくれる方を歓迎します.必要物品,場所は提供します.
前田 雄介 准教授
3Dブロックプリンタ
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に maedaynu.ac.jp
研究室Web http://www.iir.me.ynu.ac.jp/
定員 2
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テーマ概要 近年,3Dプリンタの開発と活用が進んでいるが,我々のグループでは新たな3Dプリンタの方式として,規格化されたブロックを組み合わせて形状を作成する「3Dブロックプリンタ」の開発を進めている.大量生産可能なブロックとその組み合わせで個別形状を生成する技術は,マス・カスタマイゼーションを実現する一手法として有望である.また,機能性を持つブロックを利用した形状と機能の同時生成や,後加工との組み合わせなど,種々の展開が期待できる.
本テーマでは,前川研で設計された専用ブロックプリンタ(図1)の開発を引き継いで完成させること,および,前田研で開発された汎用ロボットによるブロックプリンタシステムを,従来(図2)と異なるロボットに適用することを目指す.いずれもブロック玩具(ナノブロック)を組立対象とする.

図1 専用ブロックプリンタ 図2 垂直多関節ロボットによるブロックプリンタ
履修済みであることが望ましい科目 機構学,線形代数学I,線形代数学II(※必須ではない)
その他 C, C++, C#等のプログラミング能力の修得に意欲的に取り組む必要がある.
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 1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年度の秋学期は,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
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 1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
丸尾 昭二 教授
マイクロ3Dプリンティングの研究
参加 学生 募集中
教員メールアドレス ""を"@"に maruo-shoji-rkynu.ac.jp
研究室Web http://www.mnt.ynu.ac.jp
定員 1〜2名
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テーマ概要 本研究室では,世界で最も高精細で微細な3D造形が可能な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,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,医療やフォトニクス、マイクロマシンなどへの応用を行なっています.たとえば、骨や歯を再生するための3Dセラミックス構造体や、内視鏡などに利用される微小なマイクロレンズ、生物を模倣した光を反射しないナノ構造や、汚れが付かない表面、微少な電子回路に応用される金属配線や発電素子などを作製できます.
本プログラムでは,マイクロ光造形法を用いて、CADモデルから3次元微小モデルを作製する技術を習得します.そして、具体的な応用例として、マイクロピンセットや発電素子などの高性能なマイクロデバイスの作製に取り組みます.実験では、大学院生が丁寧に指導してくれるので、初心者でも微細な3Dプリンティングを容易に習得できます.そして、自由な発想で微小な3D機能部品を試作できます.ぜひ、我々と一緒に、ミクロな世界の3Dプリンティグに挑戦しましょう!

レーザーを用いた3D造形  毛髪上に作製したウサギモデル   セラミックス微小部品
図1 マイクロ光造形法の原理と3D微小造形の例
履修済みであることが望ましい科目 特に無し
必要スキル 特に無し
その他 ゼミでは,先輩達の研究報告や学会発表の練習にも参加できるので,授業では体験できない研究力、プレゼン力も身につきます.良い成果が出れば、自ら学会発表もできます.
古川太一 助教
近赤外光を用いた生体深部イメージングに関する研究
参加 学生 募集中
研究室Web http://www.mnt.ynu.ac.jp
定員 1〜2名
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テーマ概要 細胞内のたんぱく質に蛍光体をラベリングすることで見たいたんぱく質を可視化する「蛍光イメージング」は、生命機能を解明して病気の治療などに役立てるために必要不可欠な技術です。一般的に蛍光イメージングでは、蛍光体を光らせるために可視光(青、緑、赤などの目に見える光)が用いられますが、可視光は生体組織で吸収・散乱されやすいため、生体深部でのイメージングが難しいという問題があります。そのため、近年では可視光より生体透過性の高い「近赤外光」を用いることで、生体深部をイメージングする試みが世界的に行われています。本研究では、従来の蛍光体より更に深部で蛍光イメージングが可能な「新しい蛍光体の作製」や「新しいイメージング手法」の開発を目指します。最初はイメージングに使用する蛍光体を化学的な手法で作製します。そして、その蛍光体の結晶性、発光スペクトル、発光輝度などを評価し、最後に生体のイメージングに応用します。合成、光計測、装置の組み立てなど、様々な分野の要素が混ざっていますが、教員がサポートしますので、興味のある方は是非応募してみてください!
履修済みであることが望ましい科目 特になし
必要スキル 特になし
その他 細胞をイメージングするための蛍光体を一から合成するため、分野の枠組みを超えて、新しいことに積極的に取り組んでみたい方を歓迎します。