航続距離延長のために高価で重くて不経済な 大容量電池はもう要らない！経済的な小さな車載電池でもワイヤレス給電で 走行中や信号待ちの間に 道路から ちょこちょこ充電すれば，航続距離は無限大。

制御工学を応用して， 様々なテーマを

広く研究しております！

有名企業との 共同研究多数！

堀・藤本研究室 新領域創成科学研究科

先端エネルギー工学専攻 工学系研究科 電気系工学専攻

パワーエレクトロニクス

従来法 提案法

電圧制限下でのPMSMの高速電流制御

制御入力が飽和する駆動状態で高速な電流制御を実現

永久磁石同期モータのトルクリプル抑制

騒音・振動を 引き起こす

トルクリップルを高速な電流 応答で抑圧

モータベンチ・インバータが 多数あり，研究資材は豊富！

•4月：歓迎会 •5月～7月：勉強会 •8月：院試休み，暑気払い •10月：8大学合同合宿 •12月：忘年会 •3月：卒業論文提出，学会発表 •その他：発表会（毎週），バスケット大会など

研究分野 •制御工学 •モーションコントロール •パワーエレクトロニクス

中継コイル・複数給電・非対称コイル 核廃棄物モニタリング用

ワイヤレス給電システム

電磁界共振結合→大エアギャップ，位置ずれに対して高効率に給電可能！

インピーダンスマッチングによる高効率化

ワイヤレス電力伝送 未来の車 • ワイヤレスで充電できる • キャパシタで走る • モータによる運動制御

電気自動車の運動制御

キャパシタ搭載電気自動車

キャパシタ

バッテリ C-COMS2に搭載されたキャパシタ 30秒の急速充電で20分走行可能

柏キャンパスを拠点に活動する研究室です。制御工学を主として，さまざまな分野の研究をしています。 研究室の主役は学生で，運営も学生が行います。研究の楽しさを教え，やる気のある学生をどんどんサポートします。 充実の実験装置・設備はもちろんのこと，新しい実験装置を制作・改造する機会にも恵まれています。 企業や省庁など外部との交流も多く，人脈形成の機会がたくさんあります。

電磁界共振結合を用いたワイヤレス電力伝送

補償後 補償前

Arranged by M. Higashino

柏キャンパス 基盤棟７階

堀・藤本研究室はこんな研究室

研究テーマ •トラクション制御 •旋回時の安定制御 •ロール安定化制御 •路面状態推定

•航続距離延長制御 •乗り心地向上制御 （ピッチング制御）

など

電気自動車の最大の特徴 ⇒モータの高い制御性

•高速トルク応答 •4輪独立駆動 •正確なトルク値把握

安全でエコな次世代電気自動車の研究

ソフトウェアの書き換えだけで， 電池消費量を抑えるエコドライブを実現

大空転 空転を抑制

自動車メーカが開発した実験車両に自分たちが開発した制御をのせて走行試験を行う機会もあります！！

キャパシタの特徴 •高パワー密度→急速充電が可能 •電圧計測→エネルギー残量を把握 •レアメタルレス→地球に優しい

スタッフ7名 •教授 •准教授 •助教1名 •秘書2名 •技官 •PD

学生33名 •博士9名 •修士19名 •学部4名 •研究生1名

計40名(外国人12名)

構成(2012年度4月時)

C-COMS2

C-COMS1

キャパシタとバッテリの ハイブリッドシステム

C-COMS1に 搭載されている キャパシタ

年間スケジュール（卒論生の場合）

車両姿勢制御による 低損失旋回

雪道でのトラクション制御

雪道での車両姿勢制御

ホームページ 日本語 http://hflab.k.u-tokyo.ac.jp/index_ja.html English http://hflab.k.u-tokyo.ac.jp/index.html

ワイヤレス給電によって，電気コードがなくなる世界が来ます。 世界の研究の最前線に立って，自分の研究成果によって世界が 変貌する様子を一緒に実感してみませんか。

電気自動車へのワイヤレス給電システム

WiC-COMS

(Wireless Capacitor-COMS)

走行中給電によって 電池がなくても走るミニ四駆

必要に応じて自由に改造ができる車両が充実！

実験車両

1つの車両でインホイールモータや車載モータを 切替えられる世界唯一の車両を開発！！

前輪 後輪 電気自動車専用 ガレージ＆試験場あり

アクティブ操舵用モータ

横力測定用MSHub（NSK製）

FPEV-2 Kanon (完全オリジナルＥＶ)

ダイレクトドライブ方式 インホイールモータ

FPEV-4 Sawyer

製作中のサブユニット

サブユニットの 変更が可能

駆動部を サブユニット化

共鳴センシングによる 自動駐車・運転制御

液晶露光装置の制御

実験用ナノステージ一号機

実験用ナノステージ二号機 （4自由度ステージ）

NC工作機械の制御 NC工作機械とは？ •コンピュータ制御の微細・高性能な加工ができる工作機械

•自動車などの機械部品を作り出すことからマザーマシンとも呼ばれる

研究していること •摩擦補償による高速・高精度位置決め制御 •簡単なパラメータチューニング方法 •外乱オブザーバを用いた難切削材料のセンサレス切削力制御 新しい技術の製品搭載を目指しています！

複雑な摩擦特性をモデル化

センサレス切削力制御

モデル化して 追従性能UP!!

CCD Camera

HelicopterVirtual Screen

O

U

0zf

l

uz

XHZH

XC

ZC

JAXA（相模原） と共同研究

ビジュアルサーボ

©TOYOTA

ハードディスクの制御

原子間力顕微鏡の制御

－

diode Photo

Surface

ObserverTopography

e

y

ru FeedbackController

LearningUnit

[memory]

scan X

Laser

XXY

Z

A B

C D

Cantilever

Sample

scanner XYZ

scanY

image-3DX

Z

Y

image-3D

Conventional

Observer based

Imaging(Proposed)

input Control based Imaging

nal)(Conventio

Z

AFMのナノスケールサーボが開く夢

• プローブストレージ（原子分解能で記録） • ナノ画像取得をリアルタイム化 • 画像化によるナノ・ミクロ現象の正確な把握 • ナノマニピュレーションから原子分子組立て 装置の実現へ • 医療，材料分野へのモーション制御の貢献 本研究室の新しい制御技術は最新のAFMに 採用されています！

走査 スピード 20倍!!

従来法 提案法 基準

クリーンブースでの開発

磁気ディスク装置における要求 •情報爆発→大容量ＨＤＤ（≧10TB）

•ＨＤＤの面記録密度向上

→磁気ヘッド位置決め制御の高速高精度化

研究していること •完全追従制御を用いた高速・高精度位置決め制御

•現在の記録方式では理論限界のため，次世代媒体に向けた新サーボ研究 •新原理ストレージにも挑戦！

過去の研究には実際の製品に適用の実績あり！

ガルバノスキャナの制御

実験機

ミラー

Y-E DATAホームページより

ガルバノスキャナとは? •レーザ光をミラーで反射し， •プリント基盤へのレーザ加工をする装置 •印刷，印字など用途多数

研究していること •高速・高精度位置決めのためのフィードフォワード制御 •２つのセンサを用いた新しいフィードバック制御 これまでのガルバノスキャナでは実現できない性能を達成できるかも！？

電流量子化抑制技術

電流量子化とは？ •連続量の電流値が，ADコンバータによって離散量になってしまうこと

研究していること •低い分解能のセンサで，高い分解能のセンサと同等，それ以上の性能を達成すること

宇宙機・電気飛行機・ヒューマノイド

月面探査機の

アクティブ着陸制御

電気飛行機の制御

画像情報に 基づいた制御

ヒューマノイド

制御しやすい構造の 設計振動抑制制御

などを研究

•着陸時の衝撃力を 緩和するための制御 •簡易実験装置で効果を確認 •着陸脚の試作機を製作中

2013年度中に実機での実験開始！ ･従来の飛行機では不可能だった経路姿勢制御を実現

･航続距離延長制御を電気飛行機にも実装 世界的に新しい研究分野！

自分が考えた制御技術でJAXAをあっと言わせよう！

©JAXA

JAXA（調布） と共同研究

©JAXA

未来の飛行機のイメージ

三号機もあるよ！

ここをナノスケールで制御

©JAXA

MORISEIKIホームページより

堀・藤本研究室

AFM実験装置

3軸立型マシニングセンタ

露光原理

露光装置の全体図

実験用超精密ステージ

ナノスケールサーボ 人間親和型モーションコントロール

ジャイロセンサを利用した 車椅子横方向外乱抑制

Yaw

f1

f3f2

e2

e3 e1

操縦者の 重心位置推定

二関節筋特徴を利用した 装具開発研究

遊星歯車を利用した 二関節筋ロボット

二関節筋ロボットの直動運動 簡単に垂直ジャンプができるロボット

3対6筋構造を忠実に実現したロボットアーム

Don’t try to control, just let it go.

二関節筋を持つロボットの開発・制御

電動ドアの制御

パワーアシスト車椅子の制御

身近なモータ駆動品を人が安全に暮らせるように制御する

二関節筋を持つロボット • 二関節筋とは２つの関節にまたがっている筋肉で，人間が持つ大きい筋肉はほとんど二関節筋 • ロボットができない人間の複雑な行動を可能にする重要な構造

研究していること • 二関節筋機構を取り入れた新たなロボティクス－運動学，静力学，動力学を再構築 • 二関節筋を用いた脚・腕の垂直運動，跳躍と歩行アルゴリズム設計 • ロボット設計における二関節筋機構実現法 • 短下肢装具やパーソナルモビリティへの応用

•モータで動く電車ドアを，人に安全に制御する研究

• 実際の電車に使われるドアへの適用

• ドアの衝突力を緩和する制御 • モータのフィードバック制御でドアを重くも軽くもできる！

こんな車椅子を制御で実現・目指しています！ • 若い人も気楽に使えるパワーアシスト

• 坂の上で滑らない，曲がらない

• 重心位置の推定，人間の姿勢の推定 • 後方転倒の危険を検知し，転倒を防止 • 片麻痺の人も簡単に操縦できる

• ウィリーをアシスト，段差を簡単に乗り越えられる

• 特殊な機構で様々な環境で走行できる

より使いやすくて安全な車椅子を作る

坂の上でも安全で 操作が簡単な車椅子

安全な電車ドアの開発

液晶露光装置とは？ •液晶ディスプレイを作る装置のこと •「史上最も精密な機械」と呼ばれ ナノスケールの精度が要求されている

研究していること •高速・高精度位置決め制御 •各ステージの同期制御 •テーブルの姿勢制御 •ステージ機構の最適設計 良い研究成果は露光装置に実装されます！ （実績有り）

実験用 車椅子

柏キャンパス 基盤棟７階

新領域創成科学研究科

先端エネルギー工学専攻 工学系研究科 電気系工学専攻

わざとノイズを入れると 良くなる！？

概観図

x y

θ

©JAXA

2013年度電気飛行機として飛行予定の機体

片手漕ぎ操作法

Arranged by M. Higashino

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