触覚、触感に関わるヒューマンインターフェースデバイスの共同開発
山本 晃生大学院新領域創成科学研究科 人間環境学専攻
物体に触れた際の手触り（粗さ感、柔らかさ感、しこり感、温度感など）を再現、あるいは仮想的に生成するコンピュータインタフェースの開発を進めている。
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金属材料の圧縮試験における降伏応力・流動応力特性の測定柳本 潤大学院工学系研究科 機械工学専攻殆どのバルク金属加工（圧延、鍛造、押出し）は圧縮型の加工である。この過程で、塑性変形をおこすための降伏応力は加工設計の最も重要な指標の一つである。しかし、圧縮試験による金属材料の降伏応力・流動応力の測定は、摩擦の介在による不均一な変形、さらに高温域では温度分布などの外乱があるため殆ど行われておらず、工程設計で利用できるデータは極めて少ない。 この研究室では、逆に圧縮試験による不均一変形、温度分布を含む測定データから、単軸降伏応力・流動応力を解析・同定する手法を開発した。この手法と研究室が所有する2台の高速圧縮試験機（500mm/s－8パス、3500mm/s－3パス）を利用した降伏応力測定・流動応力測定及び加工工程の設計について、企業・団体との共同研究を行う用意がある。 -
温間・熱間温度域での高張力鋼板・高強度薄板のプレス成形・ダイクエンチ成形技術柳本 潤大学院工学系研究科 機械工学専攻主に自動車に用いられる高張力鋼板・高強度薄板は、構造物の軽量・高強度化に大変効果的である反面、プレス成形時のスプリングバック（除荷前後の曲げ角度変化）が非常に大きい事が問題となっている。対処法の一つとして、熱間プレス成形によるスプリングバック低減や、型内での焼き入れ（ダイクエンチ成形）が挙げられる。 この研究室では、温間・熱間プレス加工中の曲げ部温度とスプリングバックとの関係、温度履歴や冷却速度と成形後焼き入れ組織や強度との関係を、高精度に解析する技術を開発した。更に、温間・熱間温度域における張力鋼板・高強度薄板のプレス成形・ダイクエンチ成形の課題解決に向けた多くのデータを蓄積している。さらに超軽量構造を実現するための、0.3㎜以下の極薄板厚ステンレス板の温間成形を行った実績もある。 -
熱硬化樹脂からなる連続繊維CFRP薄板の塑性加工柳本 潤大学院工学系研究科 機械工学専攻複合材料は、2020年頃より輸送機器用構造材料として、広範囲かつ本格的な利用が始まることが期待されている。CFRPが比強度の観点から見て軽量化のための切り札と目されているが、モールド成形であるが故の生産性の低さが課題となっている。 本研究室では、熱硬化樹脂からなる連続繊維CFRPを固化された状態から塑性加工（絞り成形、曲げ成形）する方法を見出した。この方法によれば、薄板製造プロセスと部材成形プロセスを分離することが出来るため、今までにない高速の成形が実現できることが期待されている。 -
一般ユーザが簡単に３次元ＣＧやアニメーションを作成し、道具やロボットの行動をデザインできる技術五十嵐 健夫大学院情報理工学系研究科 創造情報学専攻この研究室では高度なビジュアルコミュニケーションや自己表現を手軽に行えるソフトウェア技術基盤を築き、経験がなくても一般ユーザが創造力を遺憾なく発揮できるユーザーインターフェースやコンピュータグラフィックスを提供する「デザインインターフェース」の研究をおこなっている。 映像表現のための技術では3次元形状やアニメーションなどを手軽に作成でき、社会生活のさまざまな場面で視覚的情報を伝えることができる。たとえば、ディスプレイ上で建築家がクライアントに建築物について容易に説明したり、生物の授業で生体の内部構造について教えたり、医者が患者に患部の状態について説明したりすることができる。 生活デザインのための技術では椅子などを３次元的な形状としてデザインすることができる。座った時の座り心地やバランスを事前に確認でき、出力された設計図で実際に作ることができる。 ロボット行動のデザイン技術では視覚的で直接的な方法で行動を規定できるため、一般のユーザが必要に応じ「痒いところに手が届く」作業をしてもらうための指示を簡単に出すことができる。 -
計算機と切削加工機による木工継手・仕口の設計・製作のためのインタラクティブシステム五十嵐 健夫大学院情報理工学系研究科 創造情報学専攻釘を使わずに木材を接合する「継手・仕口」は日本の伝統的な工法であり、建築物や家具の製作に使用されている。伝統的な継手・仕口は美的外観、高品質、および加工性などの点において高く評価されているが、美的要件と機能的要件を満たす必要があるため、設計が非常に困難で、手作業の制作は熟練者にとっても手間がかかる。 この解決策として、本研究室では「継手・仕口」を設計・製作するためのインタラクティブシステムを新たに開発した。本システムは、計算機と切削加工機を用い、カスタムメイドの木工接合部のデザインと製作を容易にするものである。 まずユーザは接合部の加工性、組み立て可能性、強度など性能に関するリアルタイムフィードバックを受け取りながら、接合部を設計する。そして角を丸めるなどの処理をして、計算機制御の切削加工機により接合部を完成させる。このシステムにより、基本的なデジタル製造ツールにアクセスできる人なら誰でも、継手や仕口に関する専門的な知識がなくても、洗練された木製の接合部を作成することが可能となる。 なお、本システムの詳細については、関連情報に掲載のプレスリリース（PDF）をご覧いただきたい。 -
生体内部流の現象を応用した振動流による熱・物質輸送促進に関する研究渡辺 紀徳大学院工学系研究科 航空宇宙工学専攻この研究室では、ジェットエンジン、ターボ機械等の機器内部流れに加えて、生体の内部流れに関する研究を行なっている。流れ解析のための各種実験装置を備えるとともに、充実した計算機環境を利用した数値流体解析が可能で、多くの研究実績を有している。 鳥類の肺気道内の流れは、動脈血と対向した一方向流れとなっており、ガス交換の効率は非常に高い。この点に注目して、肺気道流れのモデル化と実験的な解析を行うことにより、振動流から一方向流れが発生するメカニズムを解明した。更にこの原理を応用し、従来のヒートパイプより効率的な熱輸送デバイスが実現可能であることを見出している。これは、ＬＳＩ素子の小型冷却デバイスや医療機器等への応用の可能性が高い知見である。また、昆虫の呼吸にヒントを得たバルブレスポンプの研究も行っており、マイクロデバイスの冷却等への応用を検討している。 -
気液二相流の熱流動解析渡辺 紀徳大学院工学系研究科 航空宇宙工学専攻ロケットエンジン、ジェットエンジン等の研究を行っているこの研究室では、これら機械内部での流体解析に必要な実験施設、装置を豊富に有するとともに、充実した計算機環境を利用した数値流体解析が可能で、多くの研究実績を有している。これらをもとに、液体ロケットの燃料タンク内部での液の挙動や、液体の圧送を行う装置内部での液の挙動等、気液二相流が関係する広範な現象の解析が可能である。特に気液界面の捕捉に優れた解析手法（CIP-LSM）を開発しており、これまで多くの成果を上げている。 -
空力騒音の低減渡辺 紀徳大学院工学系研究科 航空宇宙工学専攻この研究室では、流体機械が発生する騒音に関して解析に必要な実験施設、装置を豊富に有するとともに、充実した計算機環境を利用した数値流体解析が可能で、多くの研究実績を有している。これらをもとに、ジェットエンジンの噴流騒音・ファン騒音をはじめ、車輌空力騒音、エアコン等家電機器に用いるファンによる騒音等の解析、低減策の提案、対策効果の評価等に対して協力が可能である。具体的な低減策として、ジェット噴流に微小な噴流を重畳するマイクロジェット低減法、ファン騒音を効果的に吸音するライナーなどの空力音響学的なメカニズムについて、基礎的な研究成果を有している。 -
流体機械内部の不安定流れ現象の解析渡辺 紀徳大学院工学系研究科 航空宇宙工学専攻ジェットエンジン、ターボ機械等の研究を行っているこの研究室では、これら機器内部で起きる高速流の解析に必要な実験施設、装置を豊富に有するとともに、充実した計算機環境を利用した数値流体解析が可能で、多くの研究実績を有している。これらをもとに、ジェットエンジン、ターボ機械等流体機械内部で起きる不安定流れ、それに伴う異常振動等に関しての解析が可能である。