広島工業大学紀要教育編
第21巻（2022）1-7

論文

教育装置 次世代知能化技術実験システムの開発
髙畑健二＊・里信純＊・安塚周磨＊・八房智顯＊・安鍾賢＊（令和 ３ 年 ９ 月日受付）

Development of next-generation intelligent technology experiment system for education
Kenji TAKAHATA, Jun SATONOBU, Syuma YASUZUKA, Tomoaki YATSUFUSA and Jonghyun AHN（Received Sep.2021）

Abstract
This equipment was developed and introduced with the support of the Ministry of Education
2020 private school facility maintenance subsidy. In order to apply for a grant for this equipment,
our department set up a educational equipment working group, clarified the specifications for theoperation purpose, operation requirements, functions and performance, and prepared the application
in a short period of half a year from September 2019 to March 2020.
After applying to the Ministry of Education, we received an informal notification of the grant at
the end of October 2020. After that, an order was placed with a contractor and the construction wascompleted at the end of March 2021.
In this paper, we explain the operation purpose, operation requirements, functions / performances,and development process of this equipment, and use it as a resource for the development ofeducational equipment in the future.
Key Words: E ducational equipment, Experiment / simulation, Next-generation automobiles,advanced robot, MBD

知を受理した．その後，業者（日新精器㈱がプライム会社）

１ ．はじめにに発注し2021年 ３ 月末に竣工し，現在に至っている．

この装置は文部科学省

令和 ２ 年度

私立学校施設整備

本論文では，この装置の運用目的，運用要求および，機補助金（私立学校教育装置等施設整備費（私立大学・大学能・性能および，開発工程について説明し，今後の教育装院等教育研究装置施設整備費））（元年度補正予算分）の助置等の開発時の資とする．

⑴

成 を受け，開発導入したものである．

２ ．この装置の位置付

当学科ではこの装置の助成申請に向け，教材設備ワーキンググループ（以下，WG という．）を立ち上げ，運用目的，

2.1

運用要求および，機能・性能について仕様を明確にし，半社会的ニーズと本装置の位置づけ

経済産業省自動車分野政策 SURIAWSE2.0構想（図 １ 参年間という短期間（WG 立ち上げ2019年 ９ 月～文科省申請：照）では以下の目標を標榜している．

2020年 ３ 月）で，申請準備を実施した．

・
「車のものづくり革命」に先行するためには，自動車産文部科学省へ申請⑵-⑸

後，2020年10月末に助成の内定通＊

広島工業大学工学部知能機械工学科― 1 ―業の徹底的な開発力の底上げが不可避．

髙畑

健二・里信純・安塚・バーチャルシミュレーションを駆使した IT 武装による周磨・八房

次世代知能化技術実験システムの構成は以下とした．
⑴

次 世 代 の ビ ー ク ル が 持 つ べ き CASE の 中 核 技 術 をを介したすりあわせで連携深化を図ることが必要である．
⑹

当学科でもこの SURIAWSE2.0構想 の流れに即したエ網羅した実験装置群から構成⑵

実験モデル同定に必要な物理的 ･ 数学的センスを涵養させるための教育実験設備

ンジニア育成のディプロマポリシー（DP）を実現するた⑶

めの教育装置として開発することとした．

実験，シミュレーションを通じて，知能機械のコア・コンピテンシを涵養させるための教育実験設備

知能機械工学科，R ２ カリキュラムの専門科目の講義科目，演習科目，実験科目に対応させた「実験（実験・計鍾賢

2.4 実験システムの構成

すりあわせ力引き上げにより，世界最先端の開発拠点を目指す．この構想によれば，産と学がシミュレーション

智顯・安2.5 期待できる効果
次世代知能化技術実験システムによって期待できる効果

測）･ シミュレーション演習」のための実験 ･ シミュレーションプラットフォームと位置付け，講義内容理解度の増を以下に示す．

強（Augmentation）を図る講義理論を実学化できる実験⑴

CASE の担い手を目指すという技術者リテラシ装置を目指した．

⑵

サステイナブル社会の担い手を目指すという倫理感

2.2 対象分野⑶

抽象的工学理論に対する実験・計測経験による実学・応用力

自 動 車 産 業 界 で は，CASE（ Connected: つ な が る 車 ,Autonomous: 自動運転, Shared: シェアリング, Electric : 電⑷ モデル同定 ･ 実験を通じたコア・コンピテンシの涵養動化）によるパラダイムシフトが確実に進行している社会

３ ．実現した装置

的ニーズに呼応して，大学のような専門教育の育成機関おいても CASE 技術の涵養が必要な時機に来ている．

次世代知能化技術実験システム（図 ２ 参照）を実現した

そのような産業界のニーズを踏まえ，知能機械工学科の応用 ３ 分野の次世代自動車，先進ロボット，知的生産シス装置を説明する．
3.1

テムのうち，次世代自動車，先進ロボット分野を対象とした．

交通システム系実験装置（図 ３ 参照）

・ロバスト制御を用いたビークル操舵機能の実験
・ステアバイワイヤによるシェアードコントロール実験
・HMI（Human Machine Interface）評価実験
注⑺：シ ェアードコントロール：パーソナルカーは完全自動運転を目指すのではなく，レベル ２
で あ る ADAS（Advanced Driver AssistanceSystems）を基礎に人間との協調を積極的に行う操舵モードをシェアードコントロールという．なお，完全自動運転レベル 4 , 5 を目指すのは物流を担うトラック等の商用車である .

Fig. １

経済産業省

自動車分野政策

3.2

SURIAWSE2.0構想

ビークル ･ 安全系実験装置（図 ４ 参照）

・AI（強化学習）を用いた自律安全機能のシミュレー
2.3 教示範囲ション
・ビークルによる障害物回避自律走行のシミュレーショ

当科の工学教育に対するコア・コンピテンシ（他教育機

ン ･ 実験

関には真似のできないような圧倒的優位性）を得るため，

・水中ビークルによるレスキュー捜索のシミュレーショ

教示範囲は以下とした．
⑴

ン ･ 実験

CASE
機械系学科に適した Connected, Autonomous とした．

⑵

⑶

3.3

低環境負荷実験装置（図 ５ 参照）

次世代知能化技術

・AI（強化学習）を用いた低環境負荷系の実験

AI に代表される最先端情報技術と制御機械を融合さ・ハイブリッド自動車要素の同定実験せた次世代知能化技術とした．

・ハ イブリッド自動車エネルギーマネージメントのシミュレーション

サステイナブル自 動 車 産 業 界 で は， 次 世 代 知 能 化 技 術 に よ っ て，環境負荷の低減，安全性の確保によってサステイナブ
ルな交通社会を目指しているニーズに対応させている．
― 2 ―４ ．開発工程文科省採択通知から実績報告まで実質 ５ カ月間で完了す教育装置 次世代知能化技術実験システムの開発ることができた．その工程概要を以下に示す．
⑴⑶ システム制御 ICD（Interface Control Drawing）の活用

開発マイルストーン サブシステムの製造会社が異なるため，各サブシス•

文科省採択通知： 2020年10月30日（内定通知）

テム間の信号のインターフェースの齟齬を無くすた•

キックオフ：11月16日

め，図 ７ に示す ICD を作成した．これにより大きな•キックオフ会議決定事項の反映：11月下旬•

運用要求・仕様調整：～12月末までに FIX•

運用実績（試運用）：2021年 １ 月～2021年 ３ 月末

 開発日程を短縮するため，運用制御則（シェアード•据付：2021年 １ 月～2021年 ３ 月末

コントロール，名城大との共同研究テーマ）は Pilot•

実績報告書（文科省提出）：2021年 ３ 月末

Plant（JRC 岡崎工場）によって，本機（次世代知能•

試行運用結果反映：2021年 ４ 月～11月

化技術実験システム）開発とは並行して制御則を開発•

本格運用：2021年12月～することで，工期が大幅に短縮できた．

⑵

於広島工大

齟齬はなく，開発は円滑に進んだ．
⑷ 交通システム系実験装置の Pilot Plant による工期短縮

開発体制

⑸

工程進捗会議 複数業者が参加しての工程のため，図 ６ に示す体制

 WG メンバ，名城大，業者間の工程進捗会議を ２ 週間で実施し，責任の所在が明確にでき，円滑に工程を進毎に Teams で開催し，問題点の洗い出し，仕様解釈おめることができた．

よび，工程の進捗度を共有することで，大幅な遅れは生•工事監理：日新精器㈱じなかったが，コロナ禍による影響で業者（東京）の現•工事詳細日程：日新精器㈱

地（広島）工事への出張が制限され工事遅延の影響はあっ•システム構造図（配線，電源装置，筐体構造）：日たことは否めない．

新精器㈱５ ．現状までの課題• ネットワーク，制御線 ICD：JRC ㈱，FC デザイン㈱現在，各サブシステムの試運用での結果を反映しつつ，交通システム系実験装置は学部学生の卒業研究に使用しているが，まだ，改善の余地がある．
その一例を下記に示し，結言とする．
⑴

操舵反力装置がステアリング角度と指令値が大きく異なるとサーボモータが発散し，危険な場合がある．

⑵

各サブシステム間のシステム統合が不完全で，データコンフリクションが生じる虞がある．

Fig. ６

開発体制

Fig.7

ICD の例― 3 ―髙畑健二・里信純・安塚周磨・八房智顯・安鍾賢６ ．今後の進化計画
この装置は試行運用中であり，この試行結果を機能・性能向上へ反映していく必要がある．
その進化計画を表 １ （末尾）に示す．

Fig. ２

次世代知能化技術実験システム（全体構成）

Fig. ３

交通システム系実験装置― 4 ―教育装置 次世代知能化技術実験システムの開発

Fig. ４

ビークル ･ 安全系実験装置

― 5 ―

髙畑

健二・里信純・安塚

Fig. ５
Table １

周磨・八房

低環境負荷実験装置

教育装置 次世代知能化技術実験システムの進化計画― 6 ―智顯・安鍾賢教育装置 次世代知能化技術実験システムの開発

謝施設整備費））（元年度補正予算分）事業番号「19補教育装辞置009」（2020.10.30）

次世代知能化技術実験システムは WG メンバの協力は⑵

書調書

もとより，的確な工程管理していただいた本学経営管理部
久保田次長，日新精器㈱元木部長，JRC（株）吉田課長，⑶⑷⑸⑹ h ttps://warp.da.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/11473025/www.の場を借りてお礼申し上げます．

⑴

令和 ２ 年度

様式 ４ - ３ （教育基盤調書）令和 ２ 年度教育基盤設備整備計画書調書することができました．関連された皆様には，改めて，こ文様式 ４ - ２ （教育基盤調書）令和 ２ 年度教育基盤設備
整備計画書調書

ついて担当していただいた JRC（株）のエンジニアの皆様，
FC デザイン（株）のエンジニアの皆様の総力により玉成

様式 ４ - １ （教育基盤調書）令和 ２ 年度教育基盤設備
整備計画書調書

Pilot Plant を使用しての制御則の並列開発を精力的に実施していただいた名城大学太田先生，システム設計・施工に

様式 ２ - １ （教育装置）令和 ２ 年度教育装置整備計画

meti.go.jp/press/2016/03/20170331010/20170331010-

献

２.pdf（2019.9）

私立学校施設整備補助金（私立学校教育⑺装置等施設整備費（私立大学・大学院等教育研究装置― 7 ―機械工学便覧：日本機械学会21.1. ２ 項ほか（2019）