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機械システムの設計は、60年以上前に生まれたロボット
三原則を「安全，快適・便利で長持ち」と言い換えると、
その指針として当てはまります。設計する機械の使用により
安全性が向上し、快適・便利になること、かつその機械が
長持ちすることにより、人々のQOL（Quality Of Life, 生活の
質）が向上します。そのために、機械の診断・解析技術
およびライフサポート機器の開発を行っています。
Mechanical system design, which is based on 3 S’es;
Safety, Sustainability, and Support feasibility. When these
three guide lines are fulfilled, the QOL (Quality Of Life) of
people around the world can improve. To make this
happen we are developing diagnosis and analysis
technology for machine and the life support devices.
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●人間動作補助 Assistive robotics
●次世代機械要素研究 Machine elements of next generation
本研究内容に興味がございましたら，ご連絡ください．
If you are interested in these topics, please send me your mail.
●人間動作補助 Assistive robotics
- 歩行補助 Walking assistance
様々な歩行補助機を開発しており，患者から高齢者，
健常者まで，対象者に応じて適切な装置とプログラムを
提案しています．片麻痺患者には歩容改善可能な装置が
必要です．高齢者には，階段昇降を安全に行うサポートも
検討しています．また，健常者には，健康増進のための
ウォーキングを気持ちよく行うために，モチベーションを
維持するための歩容（歩行方法）も検討しています．
We are developing various walking assistive devices,
and proposing the suitable hardware and program
according to the target from patients to the elderly or
able bodied people. For hemiplegic patients, it is
necessary to improve their own gait. For the elderly,
stair walking support is very important. For able bodied
people, walking gait is studied for keeping motivation of
the exercise.
- 起立補助 Standing up assistance
高齢者にとって関節への負担の少ない起立方法として，
体幹前傾起立を推奨しており，自然とそれが身につくような
起立補助を研究しています．また，起立補助可能な
車椅子がベッドへ変形するもの，起立後は歩行器として
使用可能なもの，後付で椅子に取り付け可能な小形の
ものなどを開発しています．
We recommend for the elderly the standing up method
leaning forward the upper body. We are researching
the way of the assitance to be able to do this method
naturally.Now we are developing three types devices:
1. it can transform from the standing up assistable wheel
chair to the bed.
2. it can use as a caster walker.
3. it can attach to the various chairs.
- 上肢作業補助 Upper limb assistance
自身の腕を挙げることが困難な方を対象として，腕の
動作を補助する装置を開発しています．指先は動くが
腕が上がらない方，リハビリテーションが必要な方など
用途に応じて様々な方法で目標動作を認識し，装置が
追従できるよう研究しています．
For the people who are difficult to raise their own arm
by themselves, we are developing the upper limb motion
assistance device. According to the target user's conditon,
we have to prepare various imput motion systems which
can recognise what the user want to do.
- 持ち上げ動作補助 Lift up assistance
日本の職業疾病の6割が腰痛といわれており，ものを
持ち上げる動作を行う際の背中の筋力補助を行うことを
検討しています．また，特に介護現場などでは女性
スタッフが多く，腕力の補助の要望があります．そこで，
背中と腕の両方を補助するようなパッシブなスーツを
開発しています．
In Japan, 60% of the disease of workers is back problem.
In our laboratory, we are developing the suit which can
assist the back and arm muscle while lifting up mortion.
Especially most of care worker are female, they are
demanding to support not only back and arms.
- 運動促進 Promotion of exercise
リハビリテーションや健康維持のための運動を促進
するには，物理的な補助だけでなく，モチベーションの
維持が大切です．そのためには，感情に応じた運動
メニューの工夫が必要です．当研究室では，感情が
快かつ活性化した状態，リラックスした状態になるような
方法を検討し，かつこれらを疲労度に応じて適宜発生
させることによりモチベーションを維持する方法を提案
しています．
To promote exercise for rehabilitation or keep health,
it is necessary to keep motivation, and important to
make the exercise menu according to the current
emotion. In our laboratry, we are studying the method
to become active or relax feeling, and proposing the
method to keep motivation by generating these feeling
alternately, taking into account the fatigue level.
- 感情評価 Emotion evaluation
上記モチベーションの維持やメンタルチェックのために，
人間の感情を生体信号により評価するシステムを開発
しています．ラッセルの感情円環モデルを元に，2次元
マップ上の現在の位置からどのように移動したかを評価
します．さらに，3軸目として疲労度を評価に入れ，3次元
に人間の状態モデル生成することを提案しています．
For keeping motivation as mentioned above, and mental
condition check, the emotion evaluation system from
physiorogical signals has been developped. On the basis
of 2D Russell's Circumplex Model, the current emotion
shifting can be evaluated. Furthermore, 3D human
condition model has been proposed including the fatigue
level as third axis.
●次世代機械要素研究 Machine elements of next generation
- 歯車異常診断 Gear tooth surface diagnosis
歯車は，5円玉にも日本の工業を表す象徴として
描かれており，日本最大級の学会である日本機械学会の
マークにも用いられています．どれだけIT（information
technology，情報技術）が進んでも，ものを動かすメカは
必要不可欠であり，歯車は最も重要な機械要素のひとつ
といえます．
昨今の歯車製造現場は，多品種大量生産を求められて
おり，全数検査は困難であるため抜き取り検査が行われる
のが一般的です．当然近年のメカトロニクスの技術で
全自動かつ高性能な歯車検査装置もありますが，大変
高価であり，その装置で全数検査をするのは困難なため，
ざっくりとでも全数検査したいという要望があります．
一方，様々な歯車製品，例えば車やエレベータ，
エスカレータなど人を乗せるような機械は定期的に
検査がされますが，近年の震災等の様々な災害により
衝撃を受けている可能性もあり，常時モニタリングが
求められています．
当研究室では，これらのニーズに対し，迅速に，安価で，
可能な限り高性能に全数検査および常時モニタリング可能な
歯車異常診断技術を研究しています．特に，比較的安価に
入手可能なレーザセンサを用いた手法を提案しています．
近年はAI（ニューラルネットワーク）を用いた診断の研究を
行っています．
A Gear, this is a symbol of the industry of Japan, drawn
in the 5 Yen coin. The symbol of JSME is also a gear.
Eventhough IT (information technology) develops, the
mechanism is necessary to make motion of the object,
and a gear is one of the most important machine element.
Nowadays, in the gear production factories, large item
large scale is demanded, therefore it is impossible to
check all products. Ofcource there are some very pricise
automatic gear checking device are existed, but very
expensive and difficult to check all of them.
On the other hand, some gear using products,
for instance, car, elevator, escalater, they are
preriodically checked.
However, In Japan, we are receiving so many disasters
such as earthquake, we need to check the gears of the
machines continuously.
To address these demands, we have been developing
the gear tooth surface diagnosis system, which can
check all products and continuouly as quickly,
reasonably, and pricisely as we can. Especially, the
method by using the reasonable laser sensor is proposed.
Lately we are developing the diagnosis method using AI
(Neural Network).
- ウォーム＋ヘリカルギヤ Worm & helical gear
近年のコンピュータの著しい高性能化，モータやバッテリ
などの小型軽量化かつ高性能化，および大容量化に伴い，
これまでにない様々な装置が提案されてきています．
その中で，動力を軸直角に伝達する駆動系が用いられる
ことがありますが，ロボットなどに用いられる場合，
高強度，長寿命，高効率といった一般的な要望だけでなく，
可能な限り小形軽量，反転動作時のガタ（バックラッシ）が
小さいこと，さらには逆入力時の伝達効率
（バックドライバビリティ）などが求められます．これらの
条件を満たす機械要素のひとつとして，当研究室では
ウォーム＋ヘリカルギヤに関する研究を進めています．
（ちなみに，ウォームギヤとは，ウォーム＋ウォーム
ホイールの組み合わせのことであり，当研究室では
ウォームホイールの代わりにヘリカルギヤ（はすば歯車）を
組み合わせたものを研究しています．）
Lately, the significant progress of the computer, motor,
buttery and so on, they make so many innovative
products. In these kind of machines, usually the power
has to be transmitted by crossing the shafts at right
angles. Then they are reqired high strengh, long life and
high efficiency, small, light weight, small backrash,
backdrivability, and so on. As one of the best way to
satisfy these demands, worm and helical gear is
proposed and we are researching about it.
- 磁性粘弾性ゴムファイバー Magnetic elastic gum fiber
持ち上げ動作補助スーツなどの，パッシブな補助器具を
開発する際，ばねやゴムなどが用いられます．これらは
受けた変位に応じて反力を発生しますが，その度合いは
対象とする人の筋力，部位，動作によって適切な値が
異なります．例えば，強すぎれば装着者の動作を阻害する
ことになり，弱すぎれば効果はありません．そこで，状況に
応じて強さを変化させることのできる磁性粘弾性ゴム
ファイバーを開発しています．
In the passive assistive instruments, such as e.z.UP,
usually a spring or rubber are used. they output the
reaction force according to the receiving displacement,
then the suitable value has to be adjusted for each
assisted muscle, position and motoin. If the reaction
force is too strong, user cannot move fleely, and if it is
too weak, there are no effectiveness. Then the magnetic
elastic bum fiber which can adjust the stifness for various
purposes.
- 超小型トルクリミッター Compact torque limiter
人間に補助装置を装着する場合，可能な限り小型軽量
であることが望ましいのですが，究極の小型化を考える
場合，現代の材料で考えると限界値を下げる，つまり
安全率を下げることになります．しかし実際には，例えば
装置を何かにぶつける，つまずくなどといった，目的とは
異なる想定外の状態により過負荷がかかる可能性が
あります．前述の歯車装置のバックドライバビリティを
考慮する際に，逆入力時の伝達効率をあえてある程度
低く抑える，もしくは自動締りが発生するよう設計し，
動力源への負荷を軽減させることも考えられますが，
安全率を下げていると肝心な歯車が破損する可能性が
あります．そこで，目標伝達トルク以上の負荷がかかった
ときはスリップもしくは衝撃を吸収し，破損を防止する
トルクリミッターを開発しています．
Generally, an assistive devise has to be designed as
compact as possible. However, when we consider the
ultimate minimum design, it has to be made by the
relatively low safty facter. In the practical use, usually
a device receives unexpected shocks, such as hitting it
to something, user's stumbling, and so on. If the low
backdrivability is considered by the low effciency
intentionally, or self lock, it has a possibility to break t
hese gears. So we are developing the various types of
the torque limiter, which prevent breaking by slipping or
absorbing the impact shock.
- 衝撃吸収構造 Structure of impact absorption
高齢者等が骨粗鬆症（骨粗しょう症）になると，歩行中の
転倒事故等で容易に骨折しやすくなります．骨折すると，
寝たきりになる可能性が高く，家族への負担が増すという
負の連鎖を起こしかねません．そこで，転倒時の衝撃を
吸収するような構造体を研究しています．火薬などを
使うことなく，また特別な材料を使用することなく，軽量，
小形，安価に実現することを目指しています．
When the elderly's bone becomes weak (osteoporosis),
it is very easy to break it, such as fall down while
walking. When they break a bone, their families have to
take care of them, and minus spiral happens. So the
structure of impact absorption has been developed by
using a reasonable material, as light and small as
possible.
- フレキシブルシャフト（たわみ軸）Flexible shaft
手先や足先などに補助装置を装着する場合，可能な
限り軽量化してモーモーメントの負担を軽減する必要が
あります．その解決策の１つとして，動力源は別の
ところに配置し，フレキシブルシャフト（たわみ軸）にて
回転力を供給する方法を提案しています．
また，フレキシブルシャフトのねじり量に対する反力特性を
評価し，その結果に基づいて両端の回転角度を計測すると
伝達トルクも算出可能になり，トルク制御も行うことが
可能になります．
When the assistive device equips at the tip of arm or
leg, it is better to lose the weight of it By using a
flexible shaft, motors can be equiped other positions.
If the tortional property of the flexible shaft can be
obtained, it can be used as a torque meter by
measuring the angle variation of both ends of it, and
torque control can be installed.
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