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論文 【 表示 ／ 非表示 】

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• Sea urchin survey system in coastal areas using a μ-ASV

  Makoto Morito, Junichiro Tahara, Kouki Yoshimura, Hiroshi Matsunaga , Kenichiro Sato , 2024年09月

  Artificial Life and Robotics , Artificial Life and Robotics (2024), Vol.29 (No.1) , 145 - 154

  DOI

• Development of a small ASV system to survey seaweed beds

  Kouki Yoshimura, Makoto Morito, Takami Mori, Kenichiro Sato, Tomohiko Sugiyama, Koki Uda, Junichiro Tahara , 2024年06月

  ISOPE-2024 Rhodes , 353-2024-TPC-1014 , 1784 - 1791

• Development of a Control System for Core-sampling USV That Combines Sliding Mode Control and Neural Network

  Makoto Morito, Shun Fujii, Kouki Yoshimura, Yukihisa Sanada, Shoichiro Baba, Hiroshi Matsunaga, Takami Mori, Kenichiro Sato, Junichiro Tahara , 2024年06月

  ISOPE-2024 Rhodes , 629-2024-TPC-1010 , 3754 - 3761

• FF control method of pneumatic vibration isolation table by disturbance identification using time and acceleration information

  Koki Ikeda, Masakazu Koike, Feifei Zhang, Junichiro Tahara , 2023年09月

  Proc. of SICE Annual Conference 2023 , 1206 - 1209

• Vibration Suppression Control of Pneumatic Vibration Isolation Table Using FF Input Profiles Based on Pressure and Acceleration Information

  Koki Ikeda, Masakazu Koike, Feifei Zhang, Junichiro Tahara , 2023年07月

  Proc. of The 22nd IFAC World Congress , 8115 - 8118

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• Arduino Uno/Leonardoで始める電子工作

  田原淳一郎 , 2012年09月

  , 全て , 1-400

科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

• 深海用ソフトロボティクスの実現へ向けて -非線形同期制御を使った人工筋肉の研究-

  研究期間:  2018年04月  -  2021年03月  代表者:  田原 淳一郎

  基盤研究(C)  研究代表者  18K04577 

  本研究は非線形同期を使った人工筋肉の制御システムの開発に関する研究である。本年度は昨年度と同じくVan der Pol(VDP)とLeaky integrate-and-fire（LIF)を使ったシミュレーションを中心に実施した。特にVDPを用いた振動子の配置による各振動子の位相差を計測し、同位相モード、逆位相モード、三相位相モードの生成を行った。このとき位相を制御するためにそれぞれの波形に対してFFT解析をして、非線形同期を阻害している信号の逆位相の波形を入力に加える事で、任意のモードを実現できる非線形同期システムを開発した。具体的には、VDPの非線形同期が良好でないときに２つのSin波が混じった形となるため、振幅が小さい物の周波数と振幅の逆位相のSin波を入力に加える事で任意の非線形の同期を実現する手法である。
  本部分は良好な場合と良好でない場合の条件分けとモード移行が未だ明らかになっていない。シミュレーションについてはMatlabとPythonを使ったシミュレータを作成し、これらのシミュレーション時間の短縮を実施した。これにより、パラメータを総当たり的に検索するシステム開発を行った。しかし成果については条件の場合分けがうまく行ていない。調査中であるハードウエアでは柔らかい樹脂を想定していたが実際には柔軟構造ではうまく実施出来ていない。そこで、小型のコンプレッサーとエアシリンダーを使ったシステムを構成し、非線形同期を使った同期運動システムの設計に着手した。また、マイコンを使ったVDPモジュールの開発も同時に行い、VDPによる非線形振動子を電子化する事で、人工筋肉の実現が容易になることが確認できた。一方で、コロナによる機械部品（バルブ・シリンダー）等の入手が困難であったため試験装置は設計のみ行った。
  全体としては、シミュレーション等は進んでいるが、実験装置の組み立てが遅れていると言うのが実情である。
  実験装置については、柔軟樹脂での試験前に実施する予定であったエアシリンダーによるシステム構成が遅延している。理由としてはコロナの影響でエアシリンダー等の部品購入が遅れたためである。よって、設計のみであった。次年度は４月より部品の購入が可能であると思われるので問題はないと言える。一方で電子回路による非線形振動子の動作については問題無く出来ており、機構部品が揃えば実験が開始可能な状態である。
  また、シミュレーションにおいてはFFTによる同期システムのモード変換(同位相モード、逆位相モード、三相位相モード)等がうまくいっていない。現在はFFTを使って周波数を調査しているがZero　Cross法による周波数の同定も必要であると考えられる。
  しかし、条件によってはモード変換がうまくいく事を確認しており、VDPに振動子に問題となっている波形の逆位相入力を加える条件を細かく場合分け可能なプログラムを作成し試験を実施した。その結果、波形を任意のモードに変更可能である事は確認出来ている。また、モード変換時にユニークな挙動を示す事も理解できているので今後に期待が出来ると言える。
  今後は、１）シリンダーを使った実験装置の製作、２）VDPシミュレーションによるモード移行制御の確認、３）シリンダーやシリコン等の柔軟物質を使った機械システムと電子回路で作成したVDP回路との結合の実験を実施する。
  １）についてはエアシリンダー等の購入や機構組立を早急に実施する。その後、樹脂を使った柔らかい人工筋肉を作成する事が可能であると考えられる。樹脂については３Dプリンターを活用する事で実施が可能である。
  ２）についてはカギとなると考えられる各位相波形のFFT解析を実施する。非線形同期を阻害している信号の逆位相の波形を入れるアルゴリズムを完成させ、任意に非線形同期のモード変更が可能になるような数値シミュレーションをMatlabとPythonにて実施する。
  ３）については、VDP非線形同期の数値シミュレーションとエアシリンダーを使った機械システムとの連携をまず目指す。これにより簡易的な人工筋肉の基礎試験を実施する。基礎試験を実施した後は、３Dプリンター等で柔軟構造体を作成しエアシリンダーと同等に電子回路により製作されたVDPモジュールと結合し、動作確認を行う。現在のところVDPを1chipマイクロプロセッサにより実現しており、センサー部の設計を実施すればVDP振動子として活用可能である。

• 掘削データ融合によるインテリジェント掘削システムの開発

  研究期間:  2016年04月  -  2019年03月  代表者:  井上 朝哉

  基盤研究(B)  研究分担者  16H04610 

  地球深部探査船「ちきゅう」において、掘削機器の統合的制御・監視を行う装置から、リアルタイムで船上掘削データを取得する装置の構築を行った。掘削機器は各々、PLC（Programmable Logic Controller）を有しており、更に、それらを統合的に制御・管理する上位制御PLCがある。運用安全面でアクセス領域に懸念が生じるため、仮想サーバを構築し、それを介して、上位制御PLCのアクセスを行う手法を適用した。
  掘削データを用いたドリルパイプ強度監視手法の構築に向けて、最大応力および疲労の観点からのドリルパイプ強度検討手法の検討を行った。最大応力の観点では、作業中に生じる多岐に亘る応力を分類し、その畳重による最大応力算出手法の検討を行った。また、疲労強度の観点では、船体動揺を加味した応力の発現確率をもとにした累積疲労被害度算出手法の検討を実施した。
  ケーブル内蔵ドリルパイプ開発に向けて、ケーブル経路を含めた概念検討を行うと共に、水中非接触通信・給電に関する基本試験を実施し、その減衰特性の考察を行った。その際、ドリルパイプへの適用を鑑みて、鉄環境において問題となる鉄の透磁率と損失係数に起因する非接触給電特性低下、および海水環境において問題となる塩化ナトリウムのイオン伝導による電界への影響に起因する性能低下の影響の考察も行った。対のコイルにコンデンサを直列に配した共振器では、単段での減衰は比較的小さいが、ドリルパイプに適用した場合、つまり、多段となった場合は減衰が大きく新たな手法考案の必要性を認めた。
  当初は早い時期に新掘削制御装置における掘削データの通信確認を行い、新掘削制御装置対応のデータ取得装置の開発を行う予定であったが、「ちきゅう」の運航スケジュールの変更により、掘削パワー制御システムの換装の時期が変更となり、それに伴い、新掘削制御装置における掘削データの通信確認の一部に遅延が生じた。しかし、掘削パワー制御システム換装後に速やかに通信試験を行い、全体計画に影響を及ぼすような遅延を生じることなく、掘削データ取得装置の構築を行った。
  掘削データを用いたドリルパイプ強度監視手法の構築に向けての、最大応力および疲労の観点からのドリルパイプ強度検討手法の検討においては、計画通りに遂行している。
  ケーブル内蔵ドリルパイプ開発に向けての中核となる水中非接触通信・給電に関しては、実験によりその基本特性の把握を行った。実験を行うに当たり、事前のシミュレーションにより共振器設計を行うことで、効率的な準備を行い、水中環境のみならず、ドリルパイプへ適用した場合に問題となる鉄環境の考察も実施した。
  掘削データ取得装置開発に関しては、掘削機器が作動した状態での長期間の連続運用に向けた信頼性確認試験の実施が不可欠であり、科学掘削航海期間中に長期作動試験を実施する。また、掘削データを用いたドリルパイプ強度監視システムや、掘削地層把握を進めるためには、掘削データを入力データとする計測融合演算を行う必要がある。そこで、汎用的プログラム言語であるMatlabでの演算を想定し、掘削データのMatlab Libraryとしての読み込みを可能とするインターフェイス・ソフトの構築を進める。
  掘削データを用いたドリルパイプ強度監視システムや、掘削地層把握を進めるためには、各々の推算手法の構築が必要であり、数値解析手法の構築を早期に進める。また、過去の航海データの活用や、先進的な情報科学手法の適用などにより、計画の進展を図る。
  ケーブル内蔵ドリルパイプ開発に向けては、初年度に得た非接触給電特性を鑑みて、多段式非接触給電で十分な性能を得るための新たな非接触給電手法の考案を進める。更に、給電に加えて通信も行う、多段式非接触給電・通信同時伝送の基本特性の把握を行う。

• 非線形引き込みを使った海中可視光通信装置の開発

  研究期間:  2014年04月  -  2017年03月 

  基盤研究(C)  研究代表者  26420838 

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