システム情報科学専攻  研究紹介

 

代表的な研究紹介

システム情報科学専攻の中で行われている研究の代表的なものを研究室毎に簡単に紹介します.詳しい内容は研究室名をクリックください.
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非線形制御に関する研究

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 非線形のフィードバックを用いて従来の線形制御にない大域的な性質を実現する研究や,微分不可能なフィードバックを用いて連続時間有限整定などの優れた性質を実現する研究を行っています.また,宇宙ロボットや車両の車庫入れ制御のような非ホロノーム拘束系の制御, 非線形適応制御, 入力・状態制限系の制御, 非最小位相系の追従制御などの研究も精力的に行っています.

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最適制御に関する研究

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 高最適制御は歴史がある学問であるが,計算が複雑であることより,その研究は一時期沈滞気味でした.しかしながら,計算機技術の発展により,最適性に基づいた制御が見直されて来ています.本研究室では,各種計算法による最適制御計算の研究, オンライン最適化によるreceding-horizonによる制御, ハミルトン・ヤコビ方程式の数値解法などの研究を行っています.

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大規模3次元幾何モデルの効率的処理

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 3次元Laser Scanningにより得られたプラント,市街地,屋内環境などの1億点程度の大規模計測点群から3次元物体を高速・高精度に抽出・分類できる幾何処理アルゴリズムを開発しています.ハンディ型,地上型,航空機搭載型,車載型のレーザスキャニングシステムから得られた点群のレジストレーション,セグメンテーションの新たなアルゴリズムも開発しています.

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デジタル・エルゴノミック評価技術の開発

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 情報機器3次元CADデータと,ユーザインタフェースの挙動データを組合わせ,デジタルモックアップ上で液晶画面・ボタン等の動作を模擬しながら,ユーザビリティの早期仮想評価が可能なシステムや,精巧なデジタルハンドモデルで,製品3次元CADデータを仮想把持させ,「持ちやすさ・操作容易性」をシミュレーションにより定量予測可能なシステムを開発しています.

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ロバスト画像照合アルゴリズム

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 実世界において稼動する画像センシングシステムを実現するための,明度変動,遮蔽,飽和,変形などの様々な不良観測条件に対する高いロバスト性を有する独自の照合アルゴリズムを研究開発しています.既に多くの企業において実用化されている基本アルゴリズムである増分符号相関,方向符号照合,M-ICP,TFC識別エンジンなどがあります.応用研究も多く開発しています.

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ウェアラブルロボットシステムに関する研究

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 長時間労働において,肉体的・精神的な疲労を軽減することを目的とした,小型軽量なパワースーツを研究開発しています.疲労を定量的に評価し,それを軽減する制御系設計も行っています.また,汎用的なヒューマンインタフェースとして,多種多数の生体情報計測用センサデバイスを内蔵した,センサスーツを開発しています.これらは国内外の研究機関との共同研究です.

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設計生産支援のためのディジタルエンジニアリング環境の高度化

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 現在のものづくりにおいては,膨大なディジタルデータを効率よく作成,操作して創造的な製品を開発することが求められています.本研究室では,製品や生産設備のディジタルモデルを中核として,モデル構築,モデルデータ変換,仮想生産,複合現実感ユーザインタフェース,知識獲得支援,計測データ処理と形状処理などの技術を総合し,設計者や技術者の問題解決を支援するシステム環境を実現します.

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広域災害における被災者と救助者の情報支援に関する研究

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 大地震や洪水などの広域災害が発生した場合,被災したコミュニティ内での情報の収集と配信を速やかに行うことが,効果的な救助や安全な避難を行う上で重要です.本研究室では災害情報収集用の情報気球InfoBalloon の開発を始めとして,木造家屋のディジタルモデルの倒壊プロセスシミュレーションと内部構造分析を中心とした「がれき工学」の研究を行っています.

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インバータ機器におけるEMI/EMCの解析法の開発

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 インバータに代表されるパワーエレクトロニクス機器は,産業用機器から家電・民生機器までの広範囲で用いられています.しかし,用途が広がるにつれてパワーエレクトロニクス機器が発生するノイズの問題が顕在化しています.これまで製品開発の最終段階で試行錯誤的に行われてきたノイズ対策を設計段階から系統的に行うため,EMI/EMCの解析法について理論と実験の両面から研究を進めています.

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ハイブリッド自動車用の脱レアアース次世代モータの開発

 環境負荷の低減に加えて,石油などのエネルギー資源の枯渇対策などから,ハイブリッド自動車が注目され,急速に普及しつつあります。しかし,ハイブリッド自動車用の高出力・高効率モータには,希土類(レアアース)元素を用いた高性能永久磁石が使用されており,中国政府の輸出規制などによりレアアースの価格が上昇すると、その使用が困難になります。そこで,レアアースを使用しないで高出力・高効率を実現する脱レアアースモータの研究開発を行っております。

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次世代エネルギークラスタ(FRIENDS)の構築

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 電力ネットワークにインテリジェント制御技術,エネルギー貯蔵技術および情報通信技術(ICT)を融合させた近未来の分散型エネルギークラスタである,「高柔軟・高信頼電気エネルギー流通システム(通称;FRIENDS)」を提唱し,その実用化に向けた研究を行っています.FRIENDSでは,電気の品質のマネジメント,自然エネルギー発電などの分散型電源の効率的利用,柔軟な需要家側制御(DSM)を駆使した経済性とエネルギー効率の向上を達成することができます.

電力システム研究室のホームページ

電源多様化に対応した電力システムの新しい枠組みや運用・制御に関する研究

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 電気事業の自由化により,電力会社以外の事業者も電気エネルギーを供給することが可能となります.また,太陽光発電や風力発電,マイクロガスタービン発電,燃料電池などの,個人が所有し運用する電源が電力システムに接続されるケースが増えています。このような,電源が多様化した状況の下で,エネルギー供給システム全体の経済性・安定性・信頼性・環境適合性などを維持していくための枠組みや,革新的な運用制御技術を開発しています.

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システム設計のための高精度数値解析技術に関する研究

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 磁気ヘッド,アンテナ,超電導機器などの特性解析を高精度高速に行うための数値解析技術に関する研究です.近年,注目を浴びている環境電磁界などの解析も行っています.これらの研究は,装置の高性能化や環境に配慮した装置の製造に貢献しています.さらに,これらの状態の理解を助けるための可視化ツールの開発も行っています.

電磁工学研究室のホームページ

エネルギーハーベスティング

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 橋や鉄塔など構造物,自動車や航空機のエンジンの微小振動により無線センサーを動作させるための振動発電機を開発しています.通常のバネ振動では共振周波数の近くで電力を発電できますが,当研究室の振動発電機はカオス振動を発生できるため,広い周波数帯域で発電可能です.今後は人の動きで動作する振動発電機を開発し,健康状態を計測する無線センサーを実現したいと考えています.

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ロボットの運動制御に関する研究

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 人間の代わりに,あるいは人間と協力して作業するロボットのための運動制御技術について研究しています.人間型ロボット 2 台が協力して大きな荷物を運んだり,上半身型ロボットが両腕の力を加減して荷物を持ち上げたりする作業は,制御上とても複雑な問題です.膨大なセンサ情報を総合的に処理してロボットや荷物の状態を把握し,多数のモータを効果的に動かして作業を達成する,知能的なロボットシステムの制御方法を研究しています.

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脳神経外科手術ハプティックシミュレーションの研究

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 ハプティックデバイスという装置を用いて,コンピュータグラフィックスで提示される仮想的な物体を触った感触を擬似的に体験させるシミュレーションを,ハプティックシミュレーションと言います.脳神経外科医がトレーニングしたり,手術計画の立案・確認を行うことができるような,脳神経外科手術ハプティックシミュレータを開発しています.このような手術シミュレータが実用化されれば,脳神経外科手術の安全性を飛躍的に高めることができると期待されます.

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連携講座

- Cooperative Chairs -

高感度欠陥認識技術の研究

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 半導体ウェーハ欠陥検査装置は,回路パターンの光学顕微鏡画像から欠陥を認識するものです.回路パターンの形状は,半導体製造プロセスのばらつきのため,微妙に変化しています.本テーマでは,回路動作不良につながる異常パターン部のみを欠陥と認識するための画像処理技術を研究しています.

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欠陥自動分類技術の研究

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 半導体ウェーハの微細化に対応した欠陥検査装置の高感度化に伴い,大量の欠陥が検出されます.これらの欠陥を自動的に分類し,製造歩留りに影響の大きい欠陥種の発生状況を的確に把握して対策することが重要となります.画像認識技術を用いて多次元の特徴量空間内で欠陥を高精度に自動分類する技術の研究を進めています.

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衛星データ高次処理・解析技術に関する研究

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 衛星データを扱う上で基礎となる画像解析手法の高精度化と,特に陸域観測技術衛星「だいち」(ALOS)による地球観測データを用いた数値地形抽出,高精度土地被覆分類,地域環境解析,地球物理量の推定など高次処理技術の高度化に関する研究を行っています.

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衛星リモートセンシングによる地球環境診断の研究

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 現在の私たちの生活環境(衣・食・住)には,地球規模で発生している地球温暖化やエルニーニョなど様々な気象・気候変動の影響が及んでいます.本研究室では,地球環境を形成する様々な要素(雲,積雪,地面・海面温度等の物理量)の分布および変動を地球観測衛星のデータから抽出して,環境にどのようなストレスを与えるのかの評価また予測を行うための手法開発を行っています.

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