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工学教育研究部 工学科機械知能プログラム担当 |
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准教授 |
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関連SDGs |
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論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Mizuki Nakamura, Masaki Osawa, Akemi Nakayama, Noriyasu Iwamoto, Seiji Takashima, Ken Masuya, Yoshitake Akiyama
Advanced Intelligent Systems 8 ( 1 ) 2026年1月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Wiley
Many bioactuator studies focus on muscle tissue construction, with limited attention to control engineering aspects. This study develops an enhanced Hill's muscle model (EHMM) for tissue‐ engineered skeletal muscle (TESM) to account for mechanical property changes between the static and contracted states. First, the conventional Hill's muscle model (CHMM), a widely used model for native muscle, is applied to TESM. However, parameters determined from the elongation test fail to reproduce the rapid rise and fall of tension observed in isometric contraction tests. To address this, next, a seven‐element EHMM is introduced, incorporating an active viscoelastic branch in parallel with the static branch to represent actin–myosin interactions. In the former branch, both contractile and viscoelastic elements scale with muscle activity, fatigue decay, and length dependence, modeling viscoelastic changes during contraction. Since the viscous element in the active branch has a negligible effect, it is removed to yield a six‐element EHMM. For the reverse‐action tweezer structure driven by TESM, the displacement predicted by the CHMM is greatly overestimated, whereas the six‐element EHMM results closely match the experimental data. The developed model thus provides a physiological description of TESM contraction and a basis for future research on feedback control and advanced biohybrid actuator development.
その他リンク： https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/aisy.202500292
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Ken Masuya
IEEE Robotics and Automation Letters 10 ( 9 ) 9272 - 9279 2025年9月
担当区分：筆頭著者, 最終著者, 責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
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人と機械の運動ずれを考慮した膝パワーアシストのための領域アトラクタに基づくAssist-as-Needed制御 査読あり
舛屋 賢, 井手 祐太, 岡田 昌史
日本機械学会論文集 91 ( 941 ) 24-00194 - 24-00194 2025年1月
担当区分：筆頭著者, 責任著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 日本機械学会
This paper proposes an assist-as-needed (AAN) controller for power-assist of a knee joint that takes into account differences in human and orthotic motion. The AAN control is one control method that adjusts the assist performance according to the wearer’s ability. AAN controllers are often designed to be time-independent so that the wearer can act whenever he/she wants. However, the speed of human motion changes frequently, nevertheless, most previous works did not actively change the desired speed of the orthotic motion. This paper tackles this issue, and we propose a region attractor that changes the speed of the reference motion based on the internal force acting on the lower limb attachment point. In addition, to reduce pain at the attachment point caused by a misalignment between the wearer and the orthosis, the center of rotation (CoR) of the knee is estimated in real-time. Using the estimated CoR, the motor torque that satisfies the desired knee torque is generated while minimizing the internal force in the direction that does not contribute to assist. Through experiments using a dummy robot of the human knee with various torque limits, the effectiveness of the proposed method was verified.
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回転型釣糸人工筋肉アクチュエータの拮抗型合トルク制御 査読あり
吉田 優太郎, 林 亮, 舛屋 賢, 高木 賢太郎, 有田 輝, 田原 健二
日本ロボット学会誌 41 ( 6 ) 573 - 576 2023年7月
記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 日本ロボット学会
A Straight Twisted Polymeric Fiber Actuator (STPFA) has attracted attention as a new rotational actuator because it is soft, lightweight, silent, and inexpensive. It can rotate when heating, and be back when cooling. However, it is difficult to improve the response, especially in the cooling phase when using natural cooling. In order to improve the response in natural cooling, antagonistical actuation is one of the effective methods. However, the diactivated-side actuator generates a disturbance-like torque when the other-side actuator is activated due to its passive torsional spring-like characteristics. In order to realize the antagonistical actuating module using a pair of rotational-type STPFA, in this paper, the models are constructed that can estimate the torque generated at both ends of an antagonistically arranged rotational STPFA from the change in heater resistance. A sensorless output torque control method is proposed for the total torque obtained as the difference between the torques at the two ends using the proposed STPFA models. The effectiveness of the proposed method is demonstrated through fundamental experiments using a prototype module.
DOI： 10.7210/jrsj.41.573
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制御系で安定化された状態空間の速度場に低感度な最小動力学パラメータの確率的同定 査読あり
岡田 昌史, 渡邊 和喜, 舛屋 賢
日本機械学会論文集 88 ( 914 ) 22-00100 - 22-00100 2022年10月
担当区分：最終著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 日本機械学会
Accurate identification of minimum set of dynamics parameters is required for high-precision and high-speed motion control. The identification uses the dynamical model and its motion data. This motion data does not always satisfy the equations in the dynamical model because of unmodeled dynamics and unexpected noise. The least squares method is generally used for approximated model. It may well satisfy the equations in the dynamical model, however, the optimality as a model for control system design has to be discussed. In this paper, we propose a stochastic identification method of minimum set of dynamic parameters. In conventional least squares method, the error of dynamic equation is assumed to be white gaussian and its square mean is minimized while in the proposed method, the error is assumed to be due to parameter fluctuation, and its covariance is optimized so that the sensitivity of velocity field in the state space with respect to dynamic parameter is small, which means advantageous parameter for controlled system. The simulation and experimental results show the effectiveness of the proposed method.
書籍等出版物 【 表示 ／ 非表示 】
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鈴森 康一 , 中嶋 浩平, 新山 龍馬 , 舛屋 賢, 新学術領域「ソフトロボット学」研究班, 日本ロボット学会, 文部科学省（ 担当： 単著）
オーム社 2023年 （ ISBN:9784274229985 ）
記述言語：日本語 著書種別：学術書
MISC 【 表示 ／ 非表示 】
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多方向に曲げられる柔軟なタイミングベルトの開発 招待あり
舛屋賢
機械設計 68 ( 13 ) 48 - 51 2024年11月
担当区分：筆頭著者, 最終著者, 責任著者 記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）
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釣糸人工筋肉のロボット応用から考えるソフトロボティクス 招待あり
舛屋 賢
日本ロボット学会誌 42 ( 5 ) 448 - 451 2024年6月
記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） 出版者・発行元：一般社団法人 日本ロボット学会
DOI： 10.7210/jrsj.42.448
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釣糸アクチュエータのユニット化のためのコイル状光ファイバを用いた変位センサの検討
舛屋 賢
計測と制御 60 ( 10 ) 743 - 743 2021年10月
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舛屋 賢
日本ロボット学会誌 39 ( 7 ) 637 - 637 2021年
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舛屋 賢
日本ロボット学会誌 39 ( 9 ) 776 - 777 2021年
講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】
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弾性材料による形状復元性をもつ小型折り紙ロボットの開発
藤田 航奨, 舛屋 賢
第26回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 2025年12月10日
開催年月日： 2025年12月10日 - 2025年12月12日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
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波形状光ファイバを利用した伸長・屈曲計測のための小型なフレキシブルセンサの開発
石作 颯太, 舛屋 賢
第26回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 2025年12月10日
開催年月日： 2025年12月10日 - 2025年12月12日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
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柔軟タイミングベルトを用いた2軸差動関節のトルク伝達性能向上
神原 龍樹, 江口 智哉, 舛屋 賢
第26回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 2025年12月10日
開催年月日： 2025年12月10日 - 2025年12月12日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
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揺動を伴う準受動歩行ロボットのための足変形機構開発
高橋 輝至, 舛屋 賢
第26回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 2025年12月10日
開催年月日： 2025年12月10日 - 2025年12月12日
記述言語：日本語 会議種別：ポスター発表
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高分子繊維とプラスチックファイバのアクチュエータ・センサへの応用 招待あり
舛屋賢
「ソフトマテリアル産業化研究会」シンポジウム 2025年12月10日
開催年月日： 2025年12月10日
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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SI2025優秀講演賞
2026年1月 第26回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会予稿集 柔軟タイミングベルトを用いた2軸差動関節のトルク伝達性能向上
神原龍樹，江口智哉，舛屋 賢
受賞区分：国内外の国際的学術賞
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ROBOMECH表彰 （学術研究分野）
2022年6月 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門 制御系に低感度な最小動力学パラメータの確率的同定
渡邊 和喜, 舛屋 賢, 岡田 昌史
受賞区分：国内外の国際的学術賞
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SI2021優秀講演賞
2021年12月 第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 高分子被膜付き光ファイバ人工筋肉の光センシングを用いた変位制御
舛屋 賢, 高木 賢太郎, 田原 健二
受賞区分：国内外の国際的学術賞
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部門優秀論文表彰
2021年6月 日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス部門 人の操作モデルと拡張カルマンフィルタによる状態推定を用いた掘削の半自律制御
岡田 昌史, 岡本 裕, 舛屋 賢
受賞区分：国内外の国際的学術賞
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2020年度計測自動制御学会学術奨励賞（技術奨励賞）
2021年2月 計測自動制御学会 釣糸アクチュエータのユニット化のための光ファイバを用いた変位センサの検討
舛屋賢
受賞区分：国内外の国際的学術賞
科研費（文科省・学振・厚労省）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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幅広い時空間スケールで形状可変な足部設計論の構築を通した新たな二足歩行理論の開拓
研究課題/領域番号：25K21812 2025年06月 - 2029年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費基金 挑戦的研究(開拓)
舛屋 賢
担当区分：研究代表者
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望みの運動を実現する柔剛一体ソフトロボティクスの設計・制御論
研究課題/領域番号：24H00726 2024年04月 - 2028年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
田原 健二, 津守 不二夫, 山口 哲生, 木野 仁, 佐藤 訓志, 舛屋 賢, 有田 輝
担当区分：研究分担者
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人と親和性の高いロボット装具のための装着箇所の力分布制御機構の開発
研究課題/領域番号：23K13292 2023年04月 - 2026年03月
独立行政法人日本学術振興会 科学研究費基金 若手研究
舛屋 賢
担当区分：研究代表者
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人と装具の運動間のずれを考慮した人と親和性の高いロボット装具の制御方法構築
研究課題/領域番号：21K14122 2021年03月 - 2023年03月
日本学術振興会 科学研究費補助金 若手研究 若手研究
舛屋賢
担当区分：研究代表者
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確率モデルベース制御とセンサフィードバックの融合によるソフトロボティクス制御工学
研究課題/領域番号：20H00610 2020年04月 - 2024年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 基盤研究(A)
田原 健二, 佐藤 訓志, 入澤 寿平, 舛屋 賢, 木野 仁
担当区分：研究分担者
その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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装着型ロボットのためのデュアルロータ型モータを用いた小型・高出力な関節機構の開発
2026年01月 - 2026年12月
公益財団法人津川モーター研究財団 2025年度研究助成金
担当区分：研究代表者
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高い駆動伝達効率をもつ柔軟なタイミングベルトの開発と応用補助事業
2025年04月 - 2026年03月
公益財団法人JKA 2025年度機械振興補助事業振興事業補助 研究補助 個別研究
担当区分：研究代表者
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ウェアラブルロボット評価のための股関節ダミーロボット開発
2024年07月 - 2025年06月
一般財団法人一樹工業技術奨励会 2023年度助成
舛屋賢
担当区分：研究代表者
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可変剛性と両側駆動を可能とする圧電アクチュエータのための拮抗 駆動型変位拡大機構の開発
2024年04月 - 2025年03月
公益財団法人天野工業技術研究所 2024年度（前期募集）研究助成金
舛屋賢
担当区分：研究代表者
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ロボット装具のための回転軸位置が自在に変化する軽量・高出力・画一的な関節機構
2023年10月 - 2024年09月
公益財団法人永守財団 研究助成2023
舛屋賢
担当区分：研究代表者