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内山 直樹(うちやま なおき)

所属 機械工学系
兼務 人間・ロボット共生リサーチセンター
情報メディア基盤センター
職名 教授
専門分野 システム工学 制御工学 メカトロニクス
学位 博士(工学)(東京都立大学)
所属学会 日本機械学会 / 計測自動制御学会 / 精密工学会 / システム制御情報学会 / 日本ロボット学会 / 自動車技術会 / 米国電気電子学会(IEEE)
E-mail uchiyama@me
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web http://ise.me.tut.ac.jp/
研究者情報(researchmap) 研究者情報

研究紹介

システム最適化・制御論に関心があり,主に産業応用を指向した以下の研究課題に取り組んでいます。

テーマ1:産業機械の高精度化と省エネルギー化を目的としたロバスト適応制御

概要

工作機械,産業ロボット等の高精度制御を実現するために,装置の特性や摩擦外乱等の影響を把握する必要がありますが,本研究ではこれらのリアルタイム推定に基づく適応制御法を提案しています。適応制御系は推定と制御を同時に行う複雑な構成を有するため,実際の環境においてロバスト性が低くなることが指摘されていますが,これを向上する方法を検討しています。また,周期的な目標軌道に,特性が未知な制御対象の出力を完全に追従させることが可能な適応繰返し制御法の研究も進めています。産業機械は世界中の生産工場で昼夜問わず広く利用されており,高精度化に加えて省エネルギー性を考慮した制御法の研究も進めています。工作機械,産業ロボット,XYテーブル等に応用し,実験により有効性を確認しています。

主な業績

Mathew Renny Msukwa, Enock William Nshama, Naoki Uchiyama, Adaptive Sliding Mode Control for Precision Motion of Industrial Feed Drive Systems with Uncertainty Dynamics, American Control Conference, 2019

キーワード

適応制御,ロバスト制御,繰返し制御,工作機械,産業ロボット

テーマ2:産業機械の最適動作軌道生成と制振制御

概要

産業機械はモータ等の駆動部,搬送物などの負荷部,両者を結合するカップリング,ギア,ワイヤなどの複数の連結部を有し,多慣性系として運動特性がモデル化されますが,この目標動作軌道追従,振動抑制,省エネルギー化のための最適動作軌道生成と制御法を提案しています。産業機械では内蔵されたフィードバック制御系の変更が困難な場合が多く,目標動作軌道のみの変更により応用可能なフィードフォワード制御法を提案しています。また,S字加減速軌道などのシンプルな軌道のみを用いる方法の研究も進めています。フィードバック制御系の実装が可能な場合には,振動系の固有振動数変動に対してロバスト性を有し,かつ振動系の速度計測を必要としない制御法を提案しています。産業ロボット,クレーン,自動車用ワイパーに応用し,有効性を実験により確認しています。

主な業績

Jan El Hussein, Naoki Uchiyama, Design and Analysis of Simple Motion Trajectories for Residual Vibration Suppression of Industrial Machines, American Control Conference, 2018

キーワード

多慣性系,フィードフォワード制御,ロバスト制御,産業ロボット,クレーン,自動車用ワイパー

テーマ3:屋外作業を目的とした自律移動ロボットの設計・制御

概要

自律移動ロボットの研究が広く行われ屋内清掃などに応用されていますが,屋外作業については,多様な環境における実時間での状況認識,経路計画,制御が必要となるため,安全性,作業遂行性,高性能センサなどの費用面から産業応用が難しい状況です。これらの課題を総合的に考慮した屋外作業のための自律移動ロボットの設計・制御に関する研究を進めています。屋外作業では広範な領域移動を必要とする場合が多くエネルギー効率の向上も重要な課題ですが,指定された領域を被覆する省エネルギー動作軌道の実時間生成法を提案しています。

主な業績

Marcel Mitschke, Naoki Uchiyama, Oliver Sawodny, Online Coverage Path Planning for a Mobile Robot Considering Energy Consumption, IEEE International Conference on Automation Science and Engineering, 2018

キーワード

自律移動ロボット,車輪ロボット,領域被覆経路,省エネルギー化,実時間動作軌道生成

担当授業科目名(科目コード)

機構学 (B11530140) / システム最適化 (B11623100) / 理工学実験 (B10110020) / 特別研究 (B0111049) / システム工学特論 (M21623140) / 輪講I (M21610010) / 輪講II (M21710020) / 特別研究 (21610030) / Robot Kinematics (M41630400) / Robotics (M41630380)

その他(受賞、学会役員等)

上記の研究者情報(researchmap)を参照ください。


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