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教育・研究領域

身の回りのあらゆる機械や構造物に求められるのは機能と強度であり、その機能や強度を決めるのは構造 (structure) と材料 (material) です。 同じかたちや構造のものでも、材料が違えば強度は変わりますし、同じ材料でも構造を変えれば強度が変わります。 このようなかたちや構造を決める過程が設計(デザイン; design)であり、材料の選択も設計のひとつです。 また、優れた設計をしても、実際にものがつくれなければ意味がありません。ですから、その設計を実現するための加工技術が必要です。 機械の使用中には、静的な荷重だけではなく、動的な荷重がかかることから、動力学や振動工学も重要です。
 このように、構造・材料・デザイン領域では、機械・構造物の設計・製造に欠かせない材料の特性や加工技術に関する研究を行っています。 古典的な力学理論から最先端のマルチスケール理論まで、また大きな構造物の設計からナノスケールの微細な加工まで、そして実験的研究から理論的研究とシミュレーションまで、様々なアプローチからの研究を行っています。

上原研究室 粒界構造の原子スケールシミュレーション
峯田研究室 柔構造のソフトマシニング穿孔機
材料試験 材料試験

日本の電力は化石エネルギーによる火力によって主にまかなわれてきました。しかしながら、近年、太陽光発電、風力発電、地熱発電、そしてバイオマス発電など、自然の力や廃棄物などを利用した「環境にやさしい」再生可能エネルギーが注目を集めています。同様に、環境に配慮した自動車も注目を集めています。たとえば、火花点火エンジンを動力としてきた自動車ですが、エンジニアリング技術の進歩により、エンジンとモーターを動力とするハイブリット自動車が開発され、さらには、モーターだけを動力とする電気自動車が開発されるに至っています。
 熱流体・エネルギー工学領域では、上述した発電関連技術や自動車関連技術を含む各種機械システムに関わる熱エネルギーおよび流体エネルギーの利活用技術を教育と研究のメインテーマとしています。
 教育面では、熱と流れの解析法や測定法に関する基礎知識を修得後、熱機関、ヒートポンプ、熱交換器、歯車ポンプ、送風機およびタービンなどの熱流体機械に関する高度な専門知識を修得します。さらに、製図、実験および実習などを通して、熱流体エネルギーの利活用を図る新しいシステムを構築することのできる能力を身につけます。
 研究面では、機能性流体とその機械システム技術への利活用技術、地域環境を活かした自然エネルギーの利活用技術および付随する環境保全技術などについての最先端研究が展開されています。具体的には、PIV計測による様々な物体まわりにおける流れ場の可視化、各種流体の熱伝達促進、熱伝達制御、流動制御および燃焼に関する実験や数値シミュレーション、新素材の熱物性評価や熱物性測定法、自然エネルギーを用いた木材乾燥や融雪システムの開発、マイクロバブルの水産および医療分野への応用など様々な最先端研究が精力的に行われており、これらの研究成果は国内外に向けて積極的に発信されています。

下降旋回流 水中で発生する空気のコアを伴う下降旋回流
木材乾燥実験 自然エネルギーを用いた木材乾燥実験
熱物性測定 点接触式温度プローブによる熱物性測定
マイクロバブル生成 中空超音波ホーンからのマイクロバブル生成

ロボティクスとは、ロボットに関する知識や技術を体系化した学問領域です。コミュニケーションロボット、掃除ロボットなど、身近なところでロボットを見る機会も増えてきました。産業用ロボットはもとより、ドローンやパワーアシストシステム、医療ロボットの普及も進んでいます。運転の自動化が進む自動車は、もはやロボットと呼んでもよいでしょう。このように、ロボット技術は益々重要になってきています。
 一方、バイオニクスとは、生物や生体の構造や機能を模倣・発展させることで、新しいシステムやテクノロジーを開発する学問領域です。人や生物が行っている複雑な処理を機械で実現することができれば、世の中に変革をもたらすことが期待できます。また、生体や人に対する理解がベースとなるため、福祉機械や医療機器などの開発にもつながっていきます。
 ロボティクス・バイオニクス領域では、これら二つの学問領域をカバーします。機械工学に軸足を置きつつ、ロボット開発に必要な計算機科学、プログラミング、電子工学、画像処理、ヒューマンインタフェース工学、センサ工学などとともに、生物学、生理学、生体工学などの知識に基づき、ロボットを含む複雑なシステムを開発できる技術者・研究者を養成します。研究内容は、バイオロボティクス、テレロボティクス、移動ロボット、制御工学、運動制御、機構設計、バーチャルリアリティ、機械学習、医療機器、福祉機械、さらには再生医工学、臨床医学まで多岐に渡っています。

妻木研究室 サクランボ収穫ロボット
井上研究室 マイクロハンド
有我研究室 雪上実験
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