創造力への挑戦、世の中に貢献できる工学的技術の誕生をめざして - 福井大学 ものづくり研究室
分子・ナノスケールからメートルスケールまでのものづくり



ウェブ アニメータウェブ アニメータ


★季節写真ギャラリー★


梅雨の一乗谷 (福井市 2015.6)





★試作品ギャラリー★


マイクロポンプシステム




楽器自動演奏ロボット - 打楽器編



★3D立体写真ギャラリー★


Holders (3D Image)


M8 Cap screws (3D Image)






H24年度卒業式後の謝恩会にて。卒業生諸君、世の中のために貢献してください。栄光あれ(撮影:広報の林さん)



H25年度卒業式あとの謝恩会にて(撮影:広報課の林さん)    ↑ クリックで


































国立大学法人法の第22条には研究、教育
に加え国立大学法人の業務の1つに、「公
開講座の開設その他の学生以外の者に対
する学習の機会を提供すること。」と規定さ
れています。当研究室ではこの規定を踏ま
え研究室独自の公開講座を企画してます。

とても前向きなご意見が沢山寄せられてい
ます。ただつくるだけではなくて知識も沢山
学べるような公開講座を企画しています。

各プロジェクトは2〜5回のシリーズになっ
ています。各回の内容は異なるようにしてい
ますので、毎回受講すれば深く学べます。

































































































マテリアル創製科学研究室
先端マテリアルの開発と、それを活用した『ものづくり』・試作品開発をモットーとする研究室


分子ナノスケールからメートルスケールまでのものづくり研究室

従来の工学技術では出来なかった動きをめざす人工筋肉アクチュエータの開発

『人と機械の調和技術』をめざした研究開発。世の中に役立つものを具体的に形にする!




福井大学のミッション再定義において、工学部では「夢を形にする技術者の育成」を基本目標の1つにしています。社会のニーズに応え、イノベーションに寄与する研究、専門知識・教養・実践的能力をもつグローバル社会で指導的な立場を担うことができる高度専門技術者の育成、さらに、これらを通した社会貢献に取り組んでいます。文部科学省からの要請を受け、ミッション再定義の中で福井大学はその強みとして『繊維・機能性材料工学分野』を挙げています。この分野は、当研究室にも多くの研究成果・実績があり、得意とする分野の一つとなっています。こうした福井大学の基本目標を踏まえた思想により、当研究室では研究、教育、社会貢献を三位一体として具体的に取り組んでいます。
当研究室の特徴 は、分子ナノスケールからメートルスケールまでのものづくり研究室として、新しい分子機能の開拓として高性能・機能性材料の新規開発、および、それら材料の特徴を活かした試作品の具体的な製作から、私たちの生活をより豊かに便利にするモノの開発に挑んでいることです。すなわち、学術的に材料を新規に開発するだけでなく、さらに、その開発した世界初の材料の魅力を活かすための試作品まで開発するワザを持つ研究室であることが特徴です。人と機械の調和技術を目標として掲げ、例えば、高分子アクチュエータ(人工筋肉)の可能性を追求する「高分子メカトロニクス」、電子機器の可能性を広げる「ウエアラブル機器」、健康・高齢化社会に貢献する「ライフイノベーション機器」、身体障害者を支援する「障害者支援機器」、FDM高速3D造形をめざす「高速3Dプリンタ&フィラメント開発」、芸術分野への科学と工学から人と機械の協調をめざす「楽器演奏ロボット」などを具体的に開発しています。当研究室はマテリアルを軸としたものづくりが特徴です。妥協なしの横断的な知識と技術(ワザ)の追求による「創造力への挑戦」がモットーです。

All these constructions and the laws connecting them can be arrived at by the principle of looking for the mathematically simplest concepts and the link between them. (Albert Einstein)



活動:学問、研究、教育、公開講座
目標:基礎研究、応用研究、要素技術の確立、人材育成、社会貢献










次世代テクノロジーの方向性人間と機械の調和技術から考え、私たちの生活をより豊かに便利にする科学技術の開発をめざしています。例えば、高分子アクチュエータ(人工筋肉)の可能性を追求する「高分子メカトロニクス」、電子機器の可能性を広げる「ウエアラブル機器」、健康・高齢化社会に貢献する「ライフイノベーション機器」、身体障害者を支援する「障害者支援機器」、FDM高速3D造形をめざす「高速3Dプリンタ&フィラメント開発」、芸術分野への科学と工学から人と機械の協調をめざす「楽器演奏ロボット」などを具体的に開発しています。当研究室はマテリアルを軸としたものづくりが特徴です。妥協なしの横断的な知識と技術(ワザ)の追求による「創造力への挑戦」がモットーです。



当研究室の 「創造力への挑戦


 人工筋肉・高分子アクチュエータの開発
  モータの動きでは実現し得ない『動きの原理』の開発への総合研究 (材料創製、計測法、評価法、制御法、試作)
  Keywords: 高分子アクチュエータ、人工筋肉、生物的メカトロニクス、スマートマテリアル、バイオミメティックス


 マイクロアクチュエータ内蔵のμTASの開発
  高分子アクチュエータの応用、カードサイズの使い捨て化学分析プラットフォーム、流量制御、試作
  Keywords: 生化学分析デバイス、微小流体工学、血液検査、DNA分析、バイオセンサ、バイオチップ


 ハイパフォーマンス高分子電解質の創製と応用
  耐熱性、耐薬品性、耐放射線性、強靱性、可撓性に優れる高性能高分子電解の創製と応用
  Keywords: 高分子電解質、芳香族系高分子、高分子合成、縮合反応、アイオノマー、エンジニアリングプラスチック


 高性能ナノファイバーの創製と応用
  高強度・耐熱性・耐薬品性・耐放射線性を有するハイパフォーマンスナノファイバーの創製
  Keywords: エレクトロスピニング、ハイパフォーマンスナノファイバー、機能性ナノファイバー、芯鞘ナノファイバー


 機能性ナノファイバー電極の創製と応用
  ナノファイバーの特徴を活かした、導電性ナノファイバー、アクティブセンシングエレメント、センサ、アクチュエータ
  Keywords: エレクトロスピニング、導電性ナノファイバー、機能性ナノファイバー、応答性ナノファイバー


 色素増感型太陽電池の創製と応用
  高効率化・安定性向上をめざした電極構造の創製
  Keywords: 色素増感、太陽電池、ナノマテリアル、ゾルゲル法、金属酸化物


 刺激応答性高分子の創製と応用
  外部刺激(電場、光、濃度、温度)に応答する応答性高分子の創製と、アクティブセンシングエレメントなどへの応用
  Keywords: 導電性高分子、レッドクス反応、イオン相互作用、分子認識、基質認識、超分子、相分離


 静電反応場を利用した無電解めっき法の開発と応用
  金属錯体、高分子錯体の特異吸着、静電的相互作用を応用した無電解めっき法の開発と応用
  Keywords: 無電解めっき、高分子電解質、電極、レッドクス反応、イオン交換反応、イオンビーム


 ウエアラブル電子回路の実装法とe-テキスタイルの創製
  機能性繊維の創製、織編物エレクトロニクスの提案、スマートテキスタイル、服飾インターフェース・アプリの開発
  Keywords: スマートファブリック、スマートテキスタイル、ウエアラブル電子機器、e-テキスタイル、IoT


 高速3Dプリンタ・超大型3Dプリンタの開発
  造形(印刷)速度を格段に向上させる3Dプリンタ、等身大モデルが印刷できる"使える"超大型3Dプリンタ、造形制御
  Keywords: 3Dプリンター、先端制御、ファームウエア開発、エクストルーダー構造、ノズル構造


 3Dプリンタ用の高性能・機能性フィラメントの開発
  造形目的に合った機能性フィラメントの開発、機能性高分子合成、スマートフィラメント新素材の開発
  Keywords: 機能性フィラメント、溶融温度、ガラス転移温度、溶融粘度、エラストマー、ミクロ相分離構造


 視覚障害者支援システムの開発
  マテリアルの特長を活かしたスマートインターフェースの開発、形状理解を支援する3D造形システム
  Keywords: スマートインターフェース、点字、スマート白杖、3Dプリンタ、立体造形


 楽器演奏ロボットの開発と人と機械の調和技術
  原音再現、インタラクティブな演奏、楽器演奏インターフェースの開発、人と機械の協調技術、エンターテイメント
  Keywords: 楽器自動演奏ロボット、並列処理、打楽器、MIDI制御、自律演奏、協調演奏、音楽療法、IROPS


 無電源携帯ラジオの開発
  素材開発による高性能インダクターの創製、電源不要な防災・エコラジオ、高感度アンテナの開発
  Keywords: ラジオ、Q値、コイル、インダクター、アンテナ、防災ラジオ、車載アンテナ、HOOPRA


 エネルギーハーベスティングシステムの開発
  身の回りに存在するエネルギーから発電、デバイス・センサーの開発、電源不要システムの開発
  Keywords: 環境発電、ユビキタス発電、IoT、エネルギー貯蔵、エネルギー変換素子、無電源センサーネットワーク



ログに記録された訪問者の皆様のIPアドレスを利用することがあります。利用目的として主に、研究に関する管理のため、サーバーで発生した問題の原因究明・解決するため、サイト管理のためです。


 

最近の話題(研究活動に関して公開可能なもの限定)
  MONOZUKURI LAB ブログでも紹介


●DSP AM/FMラジオ フープラ HOOPRA - DSPによる電池式AM/FMラジオ

DSPによるAM/FMラジオをHOOPRAとして組込。3V仕様。ニッケル水素電池を内蔵、ACアダプター接続端子を付け、電池充電式の仕様とした。DSPによる切れの良い選択性とHOOPRAの高感度が特徴のラジオとなった。


●スーパーフープラ HOOPRA - スーパーヘテロダイン式AMラジオ内蔵の電池式フープラ

スーパーヘテロダイン方式の分離度の良さと、フープラの高感度の良さを合体させた。同調すると赤いLEDが点灯。消費電流は5mA程度なので連続使用時間は150時間程度。500-1700KHzをカバー。


●AM/FMラジオHOOPRA - FMラジオを無電源AMラジオHOOPRAに組込の防災ラジオ

AMラジオの無電源ラジオHOOPRAに、電池式の実用的なFM補完放送対応のFMラジオ回路(単三電池二本、3V)を組込、AM/FMラジオHOOPRAを試作した。電波の性質上、FMラジオ放送は鉄筋コンクリートのビルや建物内でも受信できる。今回の試作では、AMラジオ放送を受信する部分も、無電源方式に加えて、電池式のAMラジオ回路を内蔵した。これにより、AMラジオ放送の入感が悪い状況でも、無電源式から電池式に切り替えて、高感度にラジオ放送を受信することができる。無電源でラジオを聞く方法(スイッチで3V -> NULLで無電源動作)も内蔵しているので、防災ラジオとして利用できる。


●MFラジオHOOPRA - 中波の周波数帯切り替え式の無電源防災ラジオ

中波(MF, Medium Frequency)は300kHz - 3MHzの周波数領域の電波を言いますが、この周波数領域内のAMラジオ放送局を受信するための周波数帯(バンド)切り替え式のHOOPRAを試作した。周波数を切り替えることで中波帯をカバーし、HOOPRAの特徴である、無電源ラジオとして使用できる。また、超低消費電力(単三電池一本の1.5V)の回路も内蔵したので、電波の入感が悪いときは電池式に切り替えて使用できる。無電源&超低消費電力仕様なので災害時に防災ラジオとして活用できる。


●LFラジオHOOPRA - 家電や装置から発生する電磁界ノイズ源・方向を探るラジオ

私たちの身のまわりには、様々な周波数の電磁界が存在しています。家電や装置から発生する電磁界ノイズが原因で、例えば、電波時計が電波を受信しない、テレビ・ラジオの受信障害、医療機器への影響、電話(コードレス電話等)への雑音が起こる場合があります(EMI)。機器の設置場所を変更すれば解決するかもしれません。このラジオは家電や装置、建物の壁内部の配線などから発生する電磁ノイズの発生源、ノイズ発生源の方向やノイズの強さを、『音』で聞いて探ることができます。とても高感度です。


●無電源ラジオフープラと超低消費電力の電池式ラジオを合体した試作品 - 防災ラジオ

 電波のエネルギーハーベスティングによる無電源ラジオフープラに、超低消費電力な電池式ラジオを合体したものを試作した。必要に応じて、電池式と無電源式を切り替えてAMラジオを受信できる。これは万が一、内蔵電池が自己放電などで無くなっていた場合でも、無電源ラジオとして利用できる。1つの方法がダメでも、多の方法が利用できるラジオであることは、防災ラジオとして重要である。

 電池式ラジオというと、電池のもちが気になるが、単三電池1本のみで、1年は連続動作が可能な超低消費電力(0.175mA)な回路でラジオを組み込んでい るので、内部放電の少ない高性能な単三電池、あるいは、液漏れの無いマンガン電池を1本入れておけば、5〜10年は電池交換なしでいけそう。

重量(電池込):290g

無電源ラジオ『フープラ』の筐体に、電池式のラジオを組み込むメリットは、無電源ラジオならではのフープラの持つ高感度アンテナ部分が利用できることがあり、実際、この電池式ラジオは驚くほど高感度に動作している。山間部でも使用できる。また、例えば、福井市内からTBSラジオが室内でいとも簡単に受信出来る。


●高速3Dプリンタ用のフィラメントを創製

樹脂メーカーと物性が明確な様々なグレードのペレットをもとに、独自のフィラメントを開発している。赤、黄、緑、青のマスターバッチを段階的に使ってレインボーに着色した例。

 


●導電性ナノファイバー評価用の電気化学計測セルの試作

機械的強靱性、耐放射線性、耐熱性、耐薬品性を兼ね備える高性能な導電性ナノファイバーを開発しています。導電層を形成する物質のレッドクス反応を調べるために、導電性ナノファイバー評価用の電気化学計測セルを試作し、セルの性能を確認。

 


●福井大学きてみてフェア2015にて打楽器自動演奏ロボットを解説し実演しました

 先ずは当研究室の企画(緑-14)にお越しになられました全ての方々にお礼申し上げます。ありがとうございました。福井大学きてみてフェア2015(2015.10.18)にて、現在研究室で開発中の本物のドラム・パーカッション自動演奏システムの実演と解説をしました。

 今回、演奏中の打楽器の一部(バスドラム、タムタム、スネアドラム、ライドシンバル、クラッシュシンバル、ハイハット)が光るように改造しました。ハイハットの上下運動の動きが発光でわかり、しかも演奏音の違いとの対応もわかるようになるなど、打楽器の演奏が見て聞いて楽しめるシステムとなりました。一日中エンドレスなデモンストレーションでしたが、朝から夕方までひっきりなしにご来場者が当企画にお越し下さいました。アンケートや会話から、いろいろな意見や感想がたくさん寄せられました。重ねてお礼申し上げます。

当日演奏した曲の一部を以下に紹介します。生演奏の録音は24bit/96KHzで一発録りで行っていますが、動画の規格からCDクオリティー以下の音質になります。また、その動画をyoutubeにアップロードした時点で、youtube側でさらに圧縮などが行われているので、原音の音質とは異なります。こうした制約での演奏再現となりますので、楽器の臨場感や空気感を少しでも楽しんで頂くためには、モニター用かハイレゾ音源用のより高性能なヘッドホンを使用しての視聴をおすすめします:


↓画像をクリックするとデモ演奏が聴けます
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 JASRAC 作品コード : 1E6-0288-5 LET IT GO  JASRAC 作品コード : 015-7704-2 おどるポンポコリン

 

 JASRAC 作品コード : 022-5110-8 小さな旅 JASRAC 作品コード : 001-1651-3 ああ人生に涙あり


●北陸技術交流テクノフェア2015にてRobotic Percussion System 打楽器自動演奏ロボットを実演しました

 先ずは当研究室のブース(S-12)にお越しになられました全ての方々にお礼申し上げます。ありがとうございました。北陸技術交流テクノフェア2015(2015.10.8〜9)の特別展(日本を変える!次世代型ものづくり)にて、現在研究室で開発中の本物のドラム・パーカッション自動演奏の実演と紹介をしました。企業の方々や一般の方々が多くご来場されるテクノフェアにて、本自動演奏システムがどれだけ世の中に役立ちそうなものなのか、客観的な意見・感想・反響などを直接的にお聞きし、今後の研究開発の方向を考える際の参考にするという実際的な目的で展示させて頂きました。詳しくはブログをご覧下さい。

 一日3回の限られたデモンストレーションタイム(10:30、12:00、16:00)でしたが、連日朝から夕方まで多くのご来場者が当ブースにお越し下さいました。アンケートや会話から、前向きな意見や感想が沢山寄せられました。開会式後、西川福井県知事もご見学されました。


Robotic Percussion System(aka IROPS-2)のフルセット


Robotic Percussion System 打楽器自動演奏ロボットプロトタイプ2 (aka IROPS-2)

 『人と機械の調和技術』、『新しいエンターテイメントの創出』をめざしてます。従来のMIDIによるスピーカからの記録あるいは模倣された音では限界があります。本物の楽器が奏でる迫力ある音の魅力、迫力や臨場感溢れる演奏を提供できること、さらに、人と機械の調和技術の実現(共演)などから『新しいエンターテイメントの創出』をめざすものです。本研究がめざす楽器自動演奏システムの大きな特徴は、@迫力ある演奏、A極めて正確な演奏、B容易に楽しめるシステム、C臨場感ある実用的な自動演奏システムの実現です。原音再現への挑戦でもあります。本デモ演奏に使用しているIROPS、プロトタイプ2
(aka IROPS-2)は、より高速、繊細、正確な演奏性能をもち、音楽としての精度を向上させています。例えば高速性では512〜1024分音符程度まで演奏可能です。拡張性、汎用性、普及性を考えた開発を当初より行ってます。ゴミを出さない製造方法、壊れたら簡単に作り直せること、試作の簡便さなどから、特別に設計製作した3Dプリンタを用いてIROPSを開発しています。

IROPS-2の演奏を録音したものの中から一部を以下に紹介します。生演奏の録音は24bit/96KHzで一発録りで行っていますが、動画の規格からCDクオリティー以下の音質になります。また、その動画をyoutubeにアップロードした時点で、youtube側でさらに圧縮などが行われているので、原音の音質とは異なります。こうした制約での演奏再現となりますので、楽器の臨場感や空気感を少しでも楽しんで頂くためには、モニター用かハイレゾ音源用のより高性能なヘッドホンを使用しての視聴をおすすめします:


↓画像をクリックするとデモ演奏が聴けます

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 JASRAC 作品コード : 031-2786-9 恋の季節 JASRAC 作品コード : 002-1412-4 雨の慕情


 
 JASRAC 作品コード : 077-5149-4 微笑がえし JASRAC 作品コード : 010-5082-6 宇宙戦艦ヤマト


 下の動画はボーカロイド VY1V4 が歌うバージョンです。声のパラメータ作成に時間をかけていないので感情が込められていませんが、次世代カラオケシステムのイメージとして作成しました。ボーカロイドの声には抑揚やコブシを効かせる予定です。


 JASRAC 作品コード : 002-1412-4 雨の慕情


●Robotic Percussion System 各種パーカッションの自動制御化への挑戦

 マテリアルの特徴を活かし、パーカッションを少しずつ自動制御化しています。方法論が確立すると、あらゆる打楽器の自動制御が可能になります。いかに人が演奏しているような音が自動制御で鳴らせるかが目標で、そのためにはアクチュエータ機構部分の創造性が問われます。音楽性として発生音のクオリティーは命なので、設計と製作は妥協なしです。以下に紹介するものは、楽曲を印象づけるのにとても特徴的なパーカッションです。これらは意外に多くの楽曲で使われています。クラベス、ビブラスラップ、スレイベルなどは簡単に音は出ますが、音楽として人が演奏する場合、とても演奏の難易度が高い楽器です。自動制御できるということは、キーパッドや骨格認識による身振り手振りなどで、誰でも確実に演奏でき、必要なら連打も可能になることを意味します。


 

  

 

 



●トライアングルの製作

 一辺が30センチ程度の楽器のトライアングルを試作。各種合金、特殊鋼などを用いて、必要により、焼鈍し、焼入れ処理を行った。素材と音色、倍音の関係を探求しているが、とても興味深い。

 豊かに響き、音色の良いトライアングルが出来たら、これをドラム・パーカッション自動演奏システムに取り入れる予定。












●織り編み物エレクトロニクスの提案

 布地の上に汎用電子部品を配置し、所望の電子回路を具体化する方法を開発しています。学術面、応用面共にきわめてチャレンジングな内容です。詳細はネットでは開示できませんが、回路試作例として、実際に、LED回路、AMラジオ回路などを布地上に実装しました。繊維学会で紹介し、沢山の方々から関心が寄せられました。

 近い将来、着るだけで健康診断ができたり、深刻な病気の早期発見につながる技術への展開が期待されます。










●ドラム・パーカッション自動演奏システム IROPS-2
 スローバラードから、人間ワザを超えた正確な高速演奏にも対応します。人によるドラム演奏のグルーブ感にどれだけ近づけるか。このシステムは通常のMIDIファイルを使用します。もともとMIDIは電子楽器のデータをやり取りするための規格であり、アクチュエータを制御するようなことは想定されていません。この問題は、マイクロプロセッサと独自のアルゴリズム用いてほぼ解決しています。その方法の一部は、特許申請中です。きわめて高精度に、迫力あるドラム演奏が可能となっています。汎用のMIDI入力パッドを接続すると、例えば、指先でのタップ操作により、演奏に参加することが可能です。デスクトップミュージック(DTM)の音源が本物の打楽器になる状況です。本物の打楽器の演奏で自分の打ち込んだMIDIデータの演奏を確認することが出来ます。

 このプロトタイプ2では演奏精度、速度を共に向上させました。512分音符の連打が可能です。それ以上の速さですと、ブザーの様な音になります(YOUTUBE参照)。



●電池を使用しない、永久に鳴り続ける防災ラジオ 『フープラ』 〜 軽量化・携帯性の向上

東日本大震災を機にエネルギーのあり方については議論があり、電池や外部電源に一切頼らないで作動するシステムが注目されています。HOOPRA(プー プラ)は、AM放送の電波をエネルギーとして利用した電源不要のラジオで、地方の送信出力の小さな5Kw程度のラジオ放送でも半径15km圏内で実用的な 感度で受信できるような工夫をしており、すぐにでも実用とすることが可能です。このラジオは何もしなくても永久に鳴り続けるので大変便利です。重さは180 グラムで軽量です。

電池や外部電源を一切使用しない、永久に鳴り続けるAMラジオ、『フープラ』(商標、意匠登録) の軽量化を図りました。このラジオは、たたむと写真のよう に直径が20センチ程度の輪状です。使うときは、くるくるっと少しねじってやると、自然にくるくるっとほどけて、簡単に直径が60センチの1つの輪になり ます。適当な所に引っ掛けたり、手で持ったり、肩からたすき掛けのようにして使用します。各地のAMラジオ放送曲の周波数に合わせて、最大感度で聴けるよ うに最適化が可能です。線材の種類や素材、同調回路を色々検討を行い、50台以上の各種の試作品を実際に製作しています。たたむ時は、逆の要領で少しね じってやると、くるくるっと簡単に3重の輪になります。

このサイズですと、『非常持ち出し袋』に簡単に入るサイズで、また、ちょっとした 日常的に使うトートバックなどにも簡単に入ります。室内の適当な所に掛けておけば、いざという時に持って逃げることが出来たり、停電の際に暗闇の中で活躍 できることでしょう。防災AMラジオはいざと言うときに使用出来る状況になければ全く意味がありません。だいたい、電池式のラジオはいざという時に電池が 無くなっているんです。手回し発電の付いたラジオは回す手間が案外不便で、ジージーとうるさい。このラジオは何もしなくても永久に鳴り続けるので大変便利 です。繰り返しますが、重さは180グラムで軽量です。

 




●電池を使わない 防災ラジオ フープラ HOOPRA の試作

 東日本大震災を機にエネルギーのあり方については議論があり、電池や外部電源に一切頼らないで作動するシステムが注目されています。

 プープラは、AM放送の電波をエネルギーとして利用した電源不要のラジオで、地方の送信出力の小さな5Kw程度のラジオ放送でも半径15km圏内で実用的な感度で受信できるような工夫をしており、すぐにでも実用することが可能です。今回はサイズの異なる3つのタイプのフープラを、防災ラジオとして、テクノフェアに出品致しました。朝から、沢山の方々、幅広い世代の方々がブースを訪れ、大変貴重なご意見、ご感想を賜ることができました。感謝申し上げます。会場での議論を踏まえ、また、アイデアを練り、『防災ラジオ』として、より使い易いものの具現化にものづくり挑戦していこうと思います。




  




●ロボティック アコースティックドラム自動演奏システムを開発&デモ ★プロトタイプ-1

 
  ↑画像をクリックするとデモ演奏が聴けます

開発中のインタラクティブ ドラム・打楽器自動演奏システムです。アコースティックな本物のドラム+各種打楽器セットを自動制御で生演奏します。現時点でのプロトタイプですが、16分音符なら♪220位までは1音も打ち損ねることなく追従します(現時点)。画像をクリックするとデモ演奏が聴けます。


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 JASRAC 作品コード : 097-0229-6 ビハインドザマスク JASRAC 作品コード : 097-0258-0 ライディーン


behind_yt.jpg 
 JASRAC 作品コード : 700-8887-0 ヘビーローテーション JASRAC 作品コード : 0S1-2725-3 セイリング



●μ-TAS クレジットカードサイズのマイクロポンプシステムを開発 

 駆動電圧はわずか1V程度。液体流量の微少制御が可能です。低電圧安全性で、無音、無振動で静粛性に優れるシステムです。この動画では送液が見やすいように配管で流路を外に引き出していますが、カード内で液体を循環させたり、カード内で別のリザーバに溜めたり、ミキシングしたりすることが可能です。μ-TASとして、このカード内に多彩な機能を組み込むことで、マイクロ分析カード、マイクロ医療診断カードとして応用可能です。ライフイノベーションとして色々な応用性が考えられます。

 ← クリックで動画



●ライフイノベーションに画期的なものを試作
   健康状態や病気にかかっているかを簡単に調べる各種バイオセンサー内蔵を想定した、ポンプ内蔵型の名刺サイズの分析カードを試作しています。このカードには当研究室の高分子アクチュエータの技術が活かされています。

 今後高齢化社会で高齢者が急増する状況においては、迅速で簡便、場所を選ばない病理検査手段が求められます。この開発目的は、人々が心身ともに健康で豊かさや生きていくことへの安心感、病気予防法の開発として革新的な早期診断法の実現、また、安全で有効性の高い治療の実現へ確実に結びつくものです。このカードは、生化学に関わる研究、灌流液を流しながら生物組織などを観察する研究にも有効です。ポンプ内蔵かつ使い捨てのカードは工学、生理学、医学など多方面での基礎研究や臨床研究に無限の可能性をもっています。



最近の試作品(公開できるもの限定):


 


 


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最近の投稿論文:

★溶媒不溶性な機能性高分子電解質を高分子変換反応にて可溶化する方法を提案した。 → 論文で紹介

★高分子アクチュエータの運動速度に関する新しい評価手法を提案した。 → 論文で紹介

★高分子アクチュエータの発生力に関する新しい評価手法を提案した。 → 論文紹介

★高分子アクチュエータをPWMにより制御する画期的な方法を提案した。 → 論文紹介

★芳香族系の高性能膜材に関する創製と溶媒溶解性・膨潤挙動を議論した。 → 論文紹介




登録された特許・意匠・商標:

★特許第5604676号 『高分子アクチュエータ及びその製造方法』  異方性をもつ高分子アクチュエータの形状制御

★特許第5598817号 『ポリイミド系高分子アクチュエータ、及びその製造方法 』  高性能高分子アクチュエータの製造方法

★特許第5252616号 『アクチュエータ駆動システムおよび制御方法』  高分子アクチュエータのPWM制御

★特許第5079244号 『複合材料』  伸縮性電極材一段階接合方法

★特許第5156940号 『高分子アクチュエータおよびその製造方法』  炭素系電極材によるアクチュエータの創製

★特許第5474387号 『高分子アクチュエータ』  シートメタルによる製作コストの安い高分子アクチュエータ

★特許出願中  高分子アクチュエータデバイス

★意匠(登録済み) 無電源ラジオ


研究室の成果物より:

★電極層を形成する新しいめっき方法を開発した。高分子アクチュエータに応用。プラチナに替わる画期的な電極材です。

 



★溶媒溶解性な高性能ポリマーを新合成。また、高分子電解質は成膜が極めて困難ですがシワの入らない製膜法を開発しました。

 



★高分子アクチュエータの運動性や製造法に関する当研究室の多角的な知見を活かし、簡単に動く精巧な試作品をたくさん製作。

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★高分子アクチュエータ(人工筋肉)の制御に欠かせないプログラマブル電源装置を開発。今後の高分子アクチュエータの開発と応用研究を一気にやりやすくするために開発。

    






高性能な次世代の人工筋肉の開発に挑戦しています





高分子アクチュエータに関する当研究室の特許 (ライセンス契約は福井大学産学官連携本部 知的財産部まで)

特許第5252616号 『アクチュエータ駆動システムおよびアクチュエータの制御方法』 〜PWM制御


特許第5156940号 『高分子アクチュエータおよびその製造方法』 〜炭素系電極材による創製


特許第5079244号 『複合材料』 〜伸縮性電極材一段階接合法






実験室から (PRのため、設備のごく一部のみ紹介)


 
 人工筋肉の創造には意外と多くの分野のワザが必要です  マテリアル合成と同定は知識と経験がものをいいます



 
 『伸縮性電極一段階接合法』 による人工筋肉の製造  芳香族系の高性能ポリマーの設計とその大量合成


 
 エレクトロスピニング(静電紡糸)によるナノファイバーの創製  独自に開発した無電解めっき(貴金属)のパターンニング技術


 
 アクチュエータ運動性能(パフォーマンス)の評価理論の提案  運動パフォーマンス計測のための高性能ソフトウエアの開発


 
 アクチュエータの性能評価のための独創的ソフトウエアの開発  アクティブセンシングエレメント部分の電位制御


 
 高分子電解質膜を厚く均一に成膜する画期的な方法を開発。  切削用の超硬刃は素材に合わせた形状を丸棒から自作。



 




 




 




 




 





実験室から (PRのため、設備のごく一部のみ紹介)

   

   



実験室内の工房から (PRのため、設備のごく一部のみ紹介)

 


 


 


 


 


 





高分子アクチュエータの世界を紹介します (Youtubeでも紹介)



   





電極形状、駆動電位波形をいろいろ変化させています。似たサムネイルがありますが、動画はすべて異なります。

   


   


   


   


動画はこちらにも沢山あります → ここをクリック





  次の動画は当研究室で開発した人工筋肉の一例です。サイズに注目下さい。伸縮性の電極材を応用する方法により、こんな人工筋肉のシートがワンステップ(一段階)で簡単に作製可能です。必要な大きさにカットして使用します。


http://www.youtube.com/embed/8Bwy8DLBy-k


次世代の夢を拓く人工筋肉、環境にやさしいエネルギー変換やセンシングの方法についても、基礎と応用研究からめざしています。動きの原理となる『人工筋肉』の開発の出発点を物質の構造から検討し、電極層を接合する種々の方法の開発、制御プログラムの検討、制御装置の開発、運動性能の評価まで行う横断的な知識と技術を集積しています。

マテリアルの創製から世の中に役立つ革新的なテクノロジーをめざしています。新しい動きの原理やセンシング方法の具現化による革新は、工業製品の『形』を変えます。単なるモータの代替という発想から、全く新しいものを創造していくことになります。





 電気モータを利用した方法では出来ない動きが、人工筋肉で簡単に実現します。生物のように、三次元的に曲面を制御した動きを可能にする人工筋肉(アクチュエータ)は多くの可能性を持っています。このムービーで分かるように、電圧を印加するタイミングを単に変えるだけでも、動きの様子が一変します。

研究の成果(アウトプット)は論文、学会発表、特許だけではありません。アイデアを具現化した試作品も重要なアウトプットです。試作品や実験に必要な器具、ジグ、装置、これらの『ものづくり』において、当研究室は、独自の明確な思想を持って行っています。大学の試作品のイメージとして、ヘボイもののオンパレードでは話になりません。













国立大学法人法の第22条には国立大学法人の業務に、研究、教育に加え、「公開講座の開設その他の学生以外の者に対する学習の機会を提供すること。」と規定されています。また、国立大学法人福井大学法人規則第14条にも同じ内容が規定されています。これらを踏まえ、当研究室では研究室独自の魅力ある公開講座を積極的に企画し実施しています。

2013年度の例ですが、研究室が独自に企画した5つのものづくり系の公開講座シリーズにおいて、のべ111組、240名もの受講生を数えました。アンケートの前向きなコメントや、みなさんの笑顔は、心の糧になりました。アンケートでの厳しいご意見は今後の内容改善のための貴重なお言葉として大変参考になりました。教員の一人として、福井県の最高学府として福井大学という存在を少しでも身近に感じていただける機会をこの公開講座を通して提供し、地域のみなさまにとって将来的に、福井大学が無くてはならない存在になれるようにと願っています。興味のある公開講座がございましたら、ぜひ参加ください!他機関での公開講座と日時が重なってしまったが福井大学の講座の方に参加してよかった、福井大学の公開講座は他機関とは全く違うし面白いのでまた参加したい、と言って頂けるような公開講座をめざします。

地(知)の拠点整備事業(大学COC事業)として福井大学は「地域を志向して人を育み,地域を活かす福井の地の拠点づくり」をめざしています。全学的に地域を志向した教育・研究・社会貢献を進めることで,地域コミュニティの中核的存在としての大学の機能強化を図り,地域再生・活性化の拠点となる大学を形成を目的としています。 この事業目的に沿い、当研究室はこれに賛同し、「地域産業の持続的な発展に資するものづくりと産業振興」として地域の課題解決に取り組んでいます。この成果として当研究室では、電池を使用しない無電源な防災ラジオ「フープラ」を具体化しています。


当研究室の研究に関する学識経験
創造力、研究成果に関する実績知的財産権を活かして、民間企業や公的研究機関との産学官の連携によるネットワークを活かした共同研究開発、開かれた大学として地域を志向した各種の公開講座、教材の開発などを創造的に行っています。






当研究室は福井大学の長期目標を実践しています。


福井大学の長期目標 ---> 長期目標

長期目標@   福井大学は、21世紀のグローバル社会において、高度専門職業人として活躍できる優れた人材を育成します。

福井大学は、国際的な水準の教育を実施し、学生一人ひとりを徹底的に鍛えます。また、学生、教員が共に自己研鑽できる環境を提供し、学生の人間としての成長を積極的に支えることにより、高度な専門性と豊かな社会性を有し、21世紀のグローバル社会において高度専門職業人として活躍できる人材を育成・輩出します。

長期目標A   福井大学は、教員一人ひとりの創造的な研究を尊重するとともに、本学の地域性等に立脚した研究拠点を育成し、特色ある研究で世界的に優れた成果を発信します。

福井大学は、教育・医学・工学の分野において、地域で唯一又は最高の教育・研究機関として、教員一人ひとりの自由で創造的な研究を尊重するとともに、伝統や地域特性を活かした研究拠点を育成し、特色ある研究で世界的に優れた成果を発信します。

長期目標B   福井大学は、優れた教育、研究、医療を通して地域発展をリードし、豊かな社会づくりに貢献します。

福井大学は、教育を通じた豊かな社会づくりの担い手となる人材の育成、研究を通じた新たな知の獲得や産学官民連携による技術力・社会基盤の強化、また、高度医療の提供や医療人の育成等を通じて、地域社会の発展をリードし、次代の地域社会や国際社会も視野に入れた豊かな社会づくりに貢献します。

長期目標C   福井大学は、ここで学び、働く人々が誇りと希望を持って積極的に活動するために必要な組織・体制を構築し、社会から頼りにされる元気な大学になります。

福井大学は、学生・教職員が生き生きと教育・研究・社会貢献に取り組み、その成果を発信できる組織・体制を構築します。同時に、適正な評価に基づいて大学を運営することで社会から付託された大学の使命に対する説明責任を果たし、個性を輝かせ、社会から頼りにされる元気な大学になります。



当研究室では、生活を豊かにするようなサイエンステクノロジーをめざして、日々、基礎と応用の研究に精進しています。学生諸君の中で、当研究室の研究内容に興味があり、自分でもやってみたいと思う、強いモチベーションがあれば、研究を始めるのに早過ぎることはありませんので、すぐにでも当ゼミのディスカッションなどに参加するのは積極的ですし、また、今のうちに知識として身につけておいたほうが良い、学科内外の講義科目なども含めてアドバイスできるので訪問下さい。さらに、研究開発には創造力が問われますが、これは知識があってのことです。早いうちから、幅広く学問に精進してください。身につけた知識は、必ず自分の将来のめたになるはずです。学問に励むことは自分の未来を切り拓くことになります。私は、やる気、根性、モチベーションのある学生と共に学問、研究を進めたいので、意欲のある学生諸君はいつでも歓迎します。遠慮なく、勇気を出してすぐにでも当研究室の門をたたいてほしいと思います。学科、学年を問いません。






『チョウロボットが人を救う未来』

コンセプト:超小型軽量で音もしない、水陸両用で油中でも作動する人工筋肉で駆動する未来の翼をもったロボットが、瓦礫の隙間や上空からヒトを救出するイメージです。





     




   
 







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