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インテリジェントシステム研究室(宮崎研究室)は、現在 大学院博士後期課程1名 前期課程2名 学部4年生6名が、宮崎教授の指導の下に研究を行っています。さらに、工学総合研究所研究員である秋本先生と新堀氏とも共同研究を行っています。
宮崎研究室では、年3回 東京電機大学・国士舘大学の研究室と持ち回りで研究会を開催し、他大学の研究室や学生と交流し、知識や経験を共有し、より研究の活性化を目指しています。
宮崎研究室の研究テーマは、知的情報処理に基づく適応・学習・進化といった従来のシステムに無い能力を備えた知的システム、つまり“インテリジェントシステムの構築”を主な研究テーマとし、以下のような具体的な研究テーマを行っています。
・ システム制御
現在日本で用いられている制御器のうち、約97%がPID制御器と言われています。本研究では、PID制御器や、この改良版であるI-PD制御器を制御対象に合わせ、制御器のパラメータ決定をインテリジェントな手法に組み合わせるなどし、精度が良く、PID制御器の特徴である取り扱いやすさと、長い間に蓄積された経験を活かした手法を研究しています。
・ 皮膚の色による、皮膚病診断
皮膚は、直に眼で触れることのできる臓器です。しかし視覚や触覚では、いくら訓練したとしても、その診断能力にも限界があります。そこでその穴埋めとして、画像技術を応用することにより、診断の幅が広がることが明らかとなりました。当研究室では、特に社会的に増加している、老化した皮膚変化の対応を目指し、ファジィ理論を利用した診断支援技術の研究に取り組んでいます。
・ 原子の最適配置探索
本研究は、最適化手法の免疫アルゴリズムを用いた、結晶構造最適化プログラムの開発です。そのためには、天文学的な計算量が必要となるので、免疫アルゴリズムにおける多様性の拡張も並行して研究しています。またこの応用として、有機結晶系への適用と電子構造及びフォノン構造の解析を目指しています。
・ 交通信号制御
近年の都市道路交通問題の1つとして、交通渋滞が挙げられます。本研究では、信号機によって交通整理されている交差点群をとりあげ、そこでの交通渋滞の解消に向けた信号機のパラメータを適切に決定できる交通信号制御システムの構築を目指しています。
・ カオス制御
カオスとは、乱流や脳波など自然界のいたるところに存在する、決定論的規則が生み出す一見無秩序かつ予測不可能な現象のことです。そこで本研究室では、カオス的現象を悪と見做してこれを除去するカオス制御の研究を行っています。
最後になりましたが、このような研究に興味がある方は、是非宮崎研究室に遊びに来てください。お待ちしています。
本研究室では,各種蒸着法を用いて遷移金属酸化物(セラミックス)のナノ薄膜を作製し,高レスポンスな湿度センサへの応用に向けた研究を行なっています.
現在湿度センサは,エアコンや加湿器をはじめ,厳密な湿度管理を要するクリーンルームや培養室など幅広く機器や製品に設置されています.中でもセラミックス湿度センサは,物理的な衝撃に強く高温雰囲気中にも優れた耐久性を持つ材料です.しかし,焼成時に生成される気孔や粒界が,水分子や粒子を収着し排除できないという欠点をもっています.通常この収着水はセンサ材料への加熱によって排除しますが,自ずとセンサ機器は大きくなります.そこでセンサ材料をナノ薄膜化すれば,気孔粒界が抑制されセラミックスの欠点を補えるとともに,非常に高い湿度応答が期待できます.
セラミックスのナノ薄膜化には,下記の蒸着装置を使用しています.
・多元電子ビーム蒸着装置(図1)
・RFマグネトロンスパッタリング装置(図2)
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図1 多元電子ビーム蒸着装置 | 図2 RFマグネトロンスパッタリング装置 |
現在,大学院生が1名,学部生6名で研究を行なっています.
なお湿度センサ研究とは別に,現在スマートフォン等液晶パネルの電極に使われている透明導電膜を,基礎研究段階ですが本研究室の薄膜化技術を利用して研究しております,
当研究室では、密度汎関数理論に基づいた第一原理計算によるシミュレーションを行い、物質中の電子の状態を計算することで、物質の性質を理論的に予測する研究を行っています。
第一原理計算という理論計算では、従来の経験的な理論計算とは異なり、その物質に対する実験結果を参照することなく電子状態を計算することができるので、物質の様々な性質(結晶構造、分子構造、格子定数、格子振動、弾性的性質、電子バンド構造、電子分極、格子欠陥構造、…)を予測することができます。また応用として、未知物質の合成をしたり、実験では検証が難しい高圧状態での物質の性質などを予測したりすることもできます。
現在は、Ⅲ-V族およびⅡ-Ⅵ族化合物ワイドギャップ半導体に関する研究をメインに行っています。ワイドギャップ半導体の代表格は窒化ガリウム(GaN)で、90年代に開発された青色LEDの材料となっている物質です。これらの材料は、他の半導体材料と比較して、以下の点で優れた特性を持っています。
・固くて頑丈
・熱伝導率が大きく放熱性に優れる
・絶縁破壊電圧が高い
・化学的に安定
・有害な物質を含んでいない
これらの材料を使った光素子や電子素子を使うことで、より環境負荷が低く、省エネで性能のよい電気製品や電子機器を作ることが可能になります。
計算機シミュレーションには主として外部のスーパーコンピュータを用いています。また、補助的に研究室のPCクラスタ計算機を使用します。
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PCクラスタ計算機 | 計算で得られた物質中の電子密度 |
PCクラスタ計算機は、我々が普段使っている複数台の計算機をネットワークを介して接続し、1つのプログラムを多くのPCで手分けして計算することができる計算機システムです。この計算機システムを使うことによって、より速く大規模な計算をすることが可能になります。ネットワーク関連の勉強を少しすれば、普段使っているPCで比較的簡単に作ることができます。是非チャレンジしてみてください!
発電所で発生した電気を工場、学校、病院、家庭等に送る方法には、2つの方法があります。 一つは、空気中に電線を張り巡らせて送る方法です。もう一つは、地中に電線を張り巡らせて送る方法です。
金属のような電気が流れやすい物質は、その周りを電気が流れにくい物質(絶縁物)で覆ってあげないと、電気が拡散してしまって送ることができません。前者の送電の仕方では空気が、後者ではプラスチック(高分子材料)がその役割を果たしています。
本研究室では、気体・液体・固体を問わず、電気が流れにくい物質(絶縁物)に高電圧を印加したときにどのような現象が起こるのかについて研究しています。
本研究室では、主に以下の研究テーマを研究しています。
(1) 電気トリー(送電用電力ケーブルで発生する現象)
(2) 水トリー(配電用電力ケーブルで発生する現象)
(3) 複合界面現象(電力ケーブルの接続部で発生する現象)
(4) イオンマイグレーション(プリント配線板等の非常に短い電極間隔(μmやnm)で起こる現象)
(5) 電気二重層キャパシタ(従来のキャパシタよりも革新的に大容量のキャパシタ)
上記の(1)と(3)の実験に関しては、図1の実験設備を使用します。交流電圧及び直流電圧は100kV、雷インパルス電圧では、500kVが印加できる装置です。
(a) 高電圧発生装置 | (b) 操作盤 | ||
図1 高電圧発生装置と操作盤 |
また、(2)の水トリーの研究は、民間企業との共同研究をしており、最先端の研究に触れることができます。さらに、(5)の電気二重層キャパシタは、現在新しいエネルギー貯蔵システムの一つとして注目されており、応用分野(例えば、自動車の蓄電デバイス等)が大きく広がっているので今後が楽しみな研究です。
現在は、大学院生2名、学部生7名、研究員2名の体制ですが、大学院生を増やしたいと考えており、大学院進学を歓迎致します。また、産業界からの求人も多いので学部で卒業する学生でも、鉄道会社、電気設備会社、電気工事会社等への就職を考えている学生は、一度本研究室を考慮に入れてみて下さい(本研究室の先輩達の就職先を知りたい場合には研究室のホームページをご覧下さい)。
毎年9月に電気主任技術者の試験がありますが、電気主任技術者試験用の問題集(理論、電力、機械、法規)も研究室に揃っておりますので活用して下さい。
元気で明るく、活力に溢れている学生をお待ちしております。
昨今、ロボット学は、機械・電気・電子・情報分野など様々な学問を必要とする総合領域の学問になりつつあります。つまり,ロボットに関する研究をするということは,ものづくりのための総合的な知識・技術が必要となります。例えば,二足歩行ロボットを開発する場合,構造を設計するためには機械工学が必要であり,各関節を構成するアクチュエータ(サーボモータなど)の選定には,その特性(トルク,回転速度など)を知るために電気工学が必要です。また,様々なセンサを搭載する場合は電子工学が必要ですし,コントロールボードの開発にはアクチュエータやセンサを制御するためにプログラミングの知識が必要です。
本研究室では,ロボットのハードウェアからソフトウェアまで,ロボットに関する総合的な研究を行っており,主に人型ロボットや車輪型ロボットを自律的に行動させるための手法を研究しています。例えば,以下のような研究テーマが挙げられます。
【研究テーマ例】
・人型ロボットの転倒回避行動に関する研究
・人型ロボットの階層型強化学習による行動決定法
・人型ロボットのモーション教示方法に関する研究
・クローラ型ロボットのための遠隔操縦システムの開発
・車輪型ロボットを用いたマルチエージェントに関する研究
・車輪型ロボットのための3Dシミュレータ開発
・パーティクルフィルタと強化学習を用いた二輪倒立振子ロボットの行動制御
人型ロボットのモーション教示 | 人型ロボットの転倒回避行動 |
車輪型ロボットとシミュレータ |
現在,大学院博士前期課程電気工学専攻2年次が3名,研究生が1名,電気電子情報工学科の4年次が8名,そして,ロボットコース3年次が8名,計20名の学生が所属しており,知能ロボットに関する様々な研究を行っています。
研究室の基本方針である「自主性の重視」,「研究結果をまとめる」に従って,学生自身が自主的に研究を行い(基本的に週2回のゼミ以外は,研究室に拘束しません),一つの修士論文もしくは研究論文としてまとめます。必ず良い結果を得る必要はなく,悪い結果でも一つの研究として,まとめることが重要です。また,取り組む研究テーマについては,自分でテーマを決めても良いですし,先輩の研究を引き継いでも良く,実機のロボットを使って研究する学生や,プログラミングによりロボットの行動を解析する学生など,自分が興味のあるテーマについて研究しています。
また,夏にコミュニケーションロボティクス研究室(山崎研究室)と合同でゼミ合宿を行っています。今年は河口湖周辺で行いましたが,研究室メンバー同士で良い思い出を作ったようです。
山崎研・元木研合同ゼミ合宿(合宿先のコテージ前にて) |