ISSN ０
２
８
６−０
５
０
３

東京工業高等専門学校

研

究

報

43
1）号
第 44
（2）

2011.122013.03

告書東京工業高等専門学校研究報告書

第44（2）号

目次

時間的余裕のない学習者のための外国語習得法に関する一考察 …………………… ゲイツ― Part 5 : 初めてフィンランド語の新聞記事を読むことに関して ―弱双曲積構造をもつ可逆写像に対する到達時間分布

東京高専と呉高専の数学カリキュラム比較

ジョン……

1

仁……

5

………………………………… 波止元…………………………………………… 赤池祐

次…… 11

言語文化論 ………………………………………………………………………………… 関― 「道」に関する考察

根紳太郎…… 17

Q−Uを用いた学級集団の分析（その２） ……………………………………………… 黒田

一

寿…… 27Microsoft Share Pointを用いた研究室における ………………………………………… Rauno RUOHONEN…… 37
堤博 貴ソーシャルネットワーキングとプロジェクトコラボレーションサイトの構築

写像関数を利用した系統的翼型生成と流体力学的特性の評価

純
貴
達
正
拓
純
和

夫…… 41
裕
也
旭
哉
一
也

塚
村
尾 一
間 隆
崎

仁…… 53
穣幸之茂

マイクロ領域における摩擦特性（第３報：摩擦形態の遷移過程）…………………… 福 田 勝
小 林 光
鈴 木 健
藺牟田
繁 山

己…… 59男司
桂航

屋外自律走行ロボットの開発と実証実験

進…… 65之各種荷重下における歯付締結要素の力学特性評価……………………… 斉
山
市
高
岩
三
児

…………………………………… 大
志
峯
平
黒

藤
科
川
橋
村
原
玉

……………………………………………… 多羅尾
青 木 宏

自転車通行路におけるバリア調査 ……………………………………………………… 木― 多摩川サイクリングロードの場合 ―村

パワーエレクトロニクス実験の教材開発

野秀

樹…… 79

フォトリソグラフィを用いたMOEMS技術の教材開発 ……………………………… 新 國
伊 藤― 第２報，マイクロ光電子デバイスの実現に向けた基礎特性の評価 ―広幸…… 85浩………… 伊 藤川 又 由

浩…… 91雄……………………………………………… 綾

反応性スパッタリング法を用いた酸化シリコン膜の基板バイアスの影響

ヒューマンインターフェイスとしての視線検出と歯クリック音に関する一考察

南…… 71…………………………………… 舘 泉 雄 治…… 95
岡 田 竜太郎

ヘテロジニアスマルチホップ移動体無線通信の一検討……………………………… 田

中

晶…… 105

Research Reports of Tokyo National College of Technology No. 44 (2)CONTENTSJohn GATES ……………………Learning a Foreign Language from a Busy Person s Perspective−Part 5 : Reading a Finnish Newspaper Article for the First Time−…… 1
Jin HATOMOTO …………………Hitting time distributions for invertible maps
with weak hyperbolic product structure …………………………………… 5

Yuji AKAIKE ……………………Curriculums of mathematics in Tokyoand Kure National Colleges of Technology ………………………………… 11

Shintaro SEKINE ………………The Japanese Way of Thinking toward

Michi …………………………… 17

Kazutoshi KURODA ……………An analysis of class communities
by using Questionaire-Utilities, Part 2……………………………………… 27

Rauno RUOHONEN ………………Creating a social networking and project collaborating site
Hirotaka TSUTSUMI
with Microsoft Share Point 2010 ……………………………………………… 37

Sumio SAITO ……………………Systematic Creation of Wind Turbine Airfoils with Mapping
Takahiro YAMASHINA
Function and Evaluation of Aerodynamic Characteristics
Tatsuya ICHIKAWAof the Created Airfoils ………………………………………………………… 41
Masaaki TAKAHASHI
Takuya IWAMURA
Junichi MIHARA
Kazuya KODAMA
Hitoshi OTSUKA …………………Evaluations of Mechanical Properties for Connecting Shafts
Jyo SHIMURA
with Teeth under Various Loads ……………………………………………… 53
Kazuyuki MINEO
Takayuki HIRAMA
Shigeru KUROSAKI
Katsumi FUKUDA ………………Friction Characteristics of Micro Area
Mitsuo KOBAYASHI（3rd Report : Transition process of Friction Mode）……………………… 59
Kenji SUZUKIKei IMUTA
Wataru SHIGEYAMA
Susumu TARAO …………………Development of an Outdoor Autonomous Mobile Robot and
Hiroyuki AOKI
Demonstration Experiments …………………………………………………… 65

Mianami KIMURA ………………Barrier survey of bicycle traﬃc road
−Case of the Tamagawa Cycletrack− ……………………………………… 71

Hideki AYANO …………………Development of Teaching Materials
for a Power Electronics Experiment ………………………………………… 79

Hiroyuki NIKKUNI ………………Development of Teaching Materials for MOEMS Technology Using
Hiroshi ITO
Photolithography −2nd Report, Evaluation of Basic Characteristics
for Realization of Micro-Opto-Electro Device−……………………………… 85
Hiroshi ITO ……………………Inﬂuence of substrate bias on ﬁlm characteristics of silicon oxide ﬁlm
Yoshio KAWAMATA
fabricated by reactive sputtering method …………………………………… 91

Yuji TATEIZUMI …………………A Study of Gaze Direction and Tooth-Click soundRyutaro OKADA
as a Human Interfaces ………………………………………………………… 95

Akira TANAKA …………………A Study on Heterogeneous Mobile Multihop Communications …………… 105

東京工業高等専門学校研究報告書

1

第44（2）号，2013

Learning a Foreign Language from a Busy Person’s Perspective
5: Readinga Finnish Newspaper
the First Timĕ
LearninğaPart
Foreign
Languagefrom aArticle
BusyforPersons Perspective
John GATES*― Part 5 : Reading a Finnish Newspaper Article for the FirstTime ―
This paper continues to document the progress of an English teacher learning Finnish,

John GATES*

Farber’s
methodtofor
learning a theforeignlanguage,workingteacher
at a College
of Technology.
Thisusingpaper
continues
document
progressof while
an English
learning
Finnish, using
first keyfor
stepof Farber’s
methodlanguage,is to thoroughly
study the atfirsta fivechaptersof the grammar
FarberThes methodlearning
a foreign
while working
Collegeof Technology.
The ﬁrst

key stepof Farbers methodis tothoroughly
study oftheﬁrstTheﬁvesecond
chapters
textbook,
textbook,
and wascompleted
after
eighteen months
study.
step isoftothe
readgrammar
articles fromand was completed after eighteen months of study. The second step is to read articles fromnewspapers and study the unknown grammar and vocabulary found in the articles and is the mainnewspapers and study the unknown grammar and vocabulary found in the articles and is the main
focus of this paper. However, an interesting phenomenon was also encountered during this research
focus of this paper. However, an interesting phenomenon was also encountered during this research
thata hasa direct
impactKosen
students learninglearning English.
phenomenon
is thedecreasethat hasdirectimpacton on
Kosen
students
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This
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is large
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decreasein motivationthat occurs
aftercompleting
learninggoal.
goal.
in motivationthat occurs
aftercompletingaa major
major learning

Keywords : English
education,
Finnish, Farber
method,foreignlanguagelearning,(Keywords:
English education,
Finnish, sFarber’s
method,foreignlanguagelearning,Kosen,
grammar, vocabulary, reading foreign newspapers, motivation decrease
Kosen, grammar, vocabulary, reading foreign newspapers, motivation decrease)1.

Introduction
Previous papers1)~4) have proposed that by learning a foreign language, College

of Technology (Kosen) English teachers could improve their teaching methods as theyexperience the difficulties that their students have in learning English. As an experiment,
the language learning method proposed by Farber5) was chosen for learning Finnish.
After studying Finnish for 18 months it was observed that it is important to master the
pronunciation, that Lorayne’s memory method6) is effective for remembering
vocabulary, and using various types of study material concurrently is useful. A further
observation is that approximately 200 hours of study are required to thoroughly study
the first five chapters of the grammar textbook. This is important as it is the first key
step in Farber’s method for learning a foreign language. Some of the major difficulties
observed are a lack of time and motivation and that the vocabulary learned using
Farber’s method is not related to the frequency of word usage in the foreign language.
This paper documents the progress for an additional six months during which the firstarticle from a Finnish newspaper was read. Also, observed during these six months ofstudy was the decrease in motivation after completing the first step of Farber’s method.
2.

Progress Towards the Fluency Levels
In a previous paper1) the fluency levels were set for the four basic language

skills. The reading level is 200 words in 5 minutes with 70% comprehension. The
listening level is 50% comprehension of a newscast. The speaking level is 30 minutes ofgeneral conversation and the writing level is 200 words in 20 minutes. Also the first five*Department of Liberal Arts (English)

2

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

chapters of the grammar textbook must be studied.
Table 1: Fluency levels achieved
Skill
GrammarReading
Listening
Speaking
Writing% (previously)
100%
0%
7%
10%
0%

Achieved (last 6 months)
0
68 words in 15 minutes with 26% comprehension
Still 30% comprehension of the textbook’s CD
Approximately 1.5 minutes of conversation
0 words (Not attempted)

Total
100%
4%
7%
5%
0%

From Table 1 it can be seen that the reading fluency level has increased from
0% to 4%, and these results will be explained further in Section 3. However, with the
exception of reading, all other fluency levels have remained the same or decreased. This
lack of progress in the last six months will be the focus of Section 4.
Although the table shows no improvement in Grammar, actually part ofChapter 6 was studied. This chapter introduced the past tense and ordinal numbers andcontained 360 words and phrases to be memorized thus requiring significant study time.
However, due to the time used for reading the newspaper article, and the lack ofmotivation described in Section 4, Chapter 6 was not completed.
3.

Reading Finnish Newspaper Articles for the First TimeThe first step of Farber’s method is to read the first five chapters of thegrammar textbook and was completed after 200 hours of study. The next step is to begin
reading articles taken from newspapers written in the foreign language being studied.
The first Finnish article chosen was titled “Mihin ja milloin iskee seuraava katastrofi?”or “Where and when will the next catastrophe strike?” and was downloaded from the
Finnish homepage for National Geographic7).
Farber’s method suggests that the learner should read one paragraph andhighlight all the unknown words in the paragraph. Then these words should bememorized. Once the words have been memorized the learner should repeat theprocedure on the next paragraph. Obviously, there will be many unknown words in eachparagraph. As this was the first time to read an article from a newspaper only twoparagraphs could be read and the corresponding vocabulary memorized during the past
six months. The data is summarized in Table 2.
The reading fluency level stated in the Section 2 is to read 200 words in 5
minutes with 70% comprehension and the equation to calculate the fluency level is:
5
known words total words
× 100%
Fluency Level =200 × 0.7
reading time
total words
known words × 3.57=
reading time
The first ratio in the equation is the ratio of known words in the article to unknown
words. The second ratio adjusts for the number of words read compared to the target of

3John GATES：Learning a Foreign Language from a Busy Person s Perspective

200 words. However, the 200 word target assumes only 70% comprehension so the 200
words must be multiplied by 0.7. The final ratio adjusts the total reading time to the 5
minute time duration for the fluency level.
Table 2: Data from reading the first newspaper article
Completely unknown words
Words with unknown endings
Partially known words
Forgotten words
Known words
Total words
Reading time
Time searching word meaning
Translation time
Time making flash cards
Time memorizing words
Total time

Paragraph 1
14 words
4 words
3 words
0 words
10 words
31 words
10 minutes
84 minutes
26 minutes
30 minutes
209 minutes
359 minutes

Paragraph 2
22 words
1 words
3 words
3 words
8 words
37 words
5 minutes
131 minutes
16 minutes
60 minutes
125 minutes
337 minutes

Total
36 words
5 words
6 words
3 words
18 words
68 words
15 minutes
215 minutes
42 minutes
90 minutes
334 minutes
696 minutes

It can be seen from Table 2 that there were 68 words in total and of these words
50 were not known correctly and had to be studied. However, since words in Finnish
change based on their usage, it is not sufficient to just remember the unknown words.
For each unknown noun or adjective it is necessary to remember three different forms of
the word and for verbs it is necessary to remember four different forms. Therefore the
50 unknown words from the article resulted in 134 vocabulary words. Since these words
were taken from a real newspaper article there were many complicated words toremember such as “varoitusjärjestelmien” which means “of the warning systems”. To
remember all these words required 334 minutes of hidden study time. That is studying
while doing something else, such as riding the train or waiting for appointments. The
test results for these vocabulary words are summarized in Table 3 and compared withthose from studying the grammar textbook.
Table 3: Vocabulary and grammar test scores
Chapter(half year)
Intro. (1st half)
Ch. 1 (2nd half)
Ch. 2 (2nd half)
Ch. 3 (3rd half)
Ch. 4 (3rd half)
Ch. 5 (3rd half)
Reading 1 (4th half)

4.

Words &
Phrases
131
111
95
156
206
303
134

1st test: Eng.
to Finn. (%)
79%
89%
90%
89%
90%
93%
95%

2nd test: Eng.
to Finn. (%)
98%
99%
99%
98%
94%
98%
99%

3rd test: Finn.
to Eng. (%)
95%
99%
99%
99%
97%
96%
99%

Chapter
Test
94%
95%
85%
93%
85%

The Decrease in Motivation after Completing a Major Learning Goal
After studying the grammar textbook for 200 hours, over a period of 18 months,

the first five chapters were sufficiently studied so that the reading of newspaper articles
could begin, thus completing a major learning goal of Farber’s method. However, as
Table 4 shows, the total amount of study time was only 3690 minutes and was the least

4

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

of all the four time periods. Also, Table 3 shows that only 134 words and phrases werecompletely remembered which is the second lowest total. Finally, Table 1 shows, thatwith the exception of reading, all other fluency levels remained the same or decreased.
Table 4: Total study time
Study time

0 to 6 months
3881 minutes

6 to 12 months
3904 minutes

12 to 18 months
4210 minutes

18 to 24 months
3690 minutes

This is a very important phenomenon and it also affects the students at a Kosen.
That is the students will experience a large decrease in motivation immediately
following a midterm or final exam and at the end of a course. Therefore, the teacher
must restore the students’ motivation by introducing some new variety into the learning
structure or by reminding the students of the overall goals of the course, thus focusing
on the uncompleted goals that remain. Also, the teachers should not be disappointed
with the lack of motivation as it is a natural phenomenon and should be expected.
5.

Conclusion and Future Work
This paper has summarized the progress of the first two years of studying

Finnish. During the last six months the first article taken from a Finnish newspaper was
read and the unknown vocabulary was studied. This is the second step of Farber’s
method for learning a foreign language. Reading newspaper articles is an interesting
way of learning a language and increasing vocabulary. However it is also very time
consuming. As an observation it was discovered that there was a large decrease inmotivation after completing the first step of Farber’s method and the paper proposesthat this also happens to Kosen students after they take their exams. For future work, thestudy of Finnish will be continued and further observations will be recorded.
References
1) J. Gates, “Learning a Foreign Language from a Busy Person’s PerspectivĕPart 1:
The Method Chosen for Learning Finnish̆,” Research Reports of Tokyo National
College of Technology, vol. 42, no. 2, pp. 1 – 8, 2011.
2) J. Gates, “Learning a Foreign Language from a Busy Person’s PerspectivĕPart 2:
Observations from the First Six Months̆,” Research Reports of Tokyo National
College of Technology, vol. 43, no. 1, pp. 1 – 4, 2011.
3) J. Gates, “Learning a Foreign Language from a Busy Person’s PerspectivĕPart 3:
Observations from the First Year̆,” Research Reports of Tokyo National College ofTechnology, vol. 43, no. 2, pp. 1 – 4, 2012.
4) J. Gates, “Learning a Foreign Language from a Busy Person’s PerspectivĕPart 4:
Grammar Foundation Completed after 18 Months̆,” Research Reports of Tokyo
National College of Technology, vol. 44, no. 1, pp. 1 – 6, 2012.
5) B. Farber, How to Learn any Language. Quickly, Easily, Inexpensively, Enjoyably
and on your Own. Citadel Press, New York, NY, 1991.
6) H. Lorayne, Super Memory, Super Student. Little, Brown and Company, New York,NY, 1985.
7) http://natgeo.fi/luonnonilmiot/tsunami-mihin-ja-milloin-iskee-seuraava-katastrofi（Received Dec. 21, 2012）東京工業高等専門学校研究報告書

5

第44（2）号，2013

弱双曲積構造をもつ可逆写像に対する到達時間分布
波止元仁*

弱双曲積構造をもつ力学系に対する到達時間の統計性

Hitting time distributions for invertible maps with weak hyperbolic product structure

波止元

仁∗

Jin HATOMOTO[9] では，[6] で導入した弱双曲積構造をもつ力学系に対する到達時間分布は指数分布で漸近近似されることを示し
概 要た．この結果の適用例はマヌビレ・ポモ写像型の挙動をする１次元中心不安定方向をもつ部分双曲的微分同相写像[9] では，[6] で導入した弱双曲積構造をもつ力学系に対する到達時間分布は指数分布で漸近近似されるである．本稿では[9]で得られた結果のいくつかを紹介する．
ことを示した．この結果の適用例はマヌビレ・ポモ写像型の挙動をする１次元中心不安定方向をもつ部分

In [9], wehave established hitting time statistics for diﬀeomorphisms with weak hyperbolic product structure
双曲的微分同相写像である．本稿ではこれらの結果を報告する．
[9], we have establishedhitting time
statistics
for diﬀeomorphisms
with weak hyperbolic
productrestriction
studied in [6].InApplications
for our results
are some
partially
hyperbolic diffeomorphismsof which
structure studied in [6]. Applications for our results are some partially hyperbolic diﬀeomorphisms
on one dimensional
center unstabledirection behaves
as a Manneville-Pomeau
In this paper, we introduceof which restriction
on one dimensional
center unstabledirection behaves map.
as a Manneville-Pomeau
map.
In
this
paper,
wereportseveralresultsof[9].
several results of [9].

1

導入
して
古典
保測変換に対する正測度をもつ観測事象が生起するまでの時間発展の統計的性質を調べることは従来的対するな主題である．この研究の出発点はあの有名なポアンカレの回帰定理（エルゴード的な系における任意の正測度の集合上の点は，系の合成反復を施すとき反復回数が無限大に向かう過程の中で何度でも元の集合に回帰するというもの）である．
ここでは，エルゴード的な系に対して正測度をもつ集合 A を考える．集合 A の外側の点に系の反復合成を施すとき，それらの軌道の中で集合 A へ初期回帰したときの反復時間は A への到達時間として言及される．A の内側の点に系の反復合成を施すとき，それらの軌道の中で A へ初期回帰したときの反復時間は Aの回帰時間として言及される．
回帰時間は力学系の複雑性に強く関係する．一般的に測度的エントロピーは分割から定義される減少集
合列への回帰時間の指数的な成長率に一致する ([13])．特に回帰時間の統計的性質は，到達時間のそれと力学系の混合率に関係する ([3])．ここでいくつかの疑問が自然に湧き起こる：

1 任意に小さな正測度集合を考えるとき力学系の到達時間が表す分布は何か？
2 回帰時間は軌道時間の中でどの程度の頻度で現れるのか？
それらはこれらの疑問に対して，到達時間と回帰時間，双曲性，混合率，次元理論との関連が調べられ，力学系の力学系の複雑性を表す
統計的性質を特徴づけるための重要な要因となった
統計的性質を特徴づけるための重要な要因となった([1], [17], [18] etc)． ([1], [17], [18] etc)．

一様双曲的力学系の枠組みの中では，公理Ａ微分同相写像に対する平田 ([10]) による結果が有名である．
一様双曲性の枠組みを超えた平田の結果の拡張は，最近の非一様双曲的力学系に対する熱統計力学形式の発展に従って特に注目されている興味深い問題である．にもかかわらず，多くの著者の結果をよそに一般的な熱統計力学形式の描写はいまだ完全なものから程遠い．最近の結果で代表的な仕事に，区間上の或る非一様双曲的な写像に対する多重回帰時間の統計的性質に対するポアソン法則に対しては平田・ソソル・ヴァ
イエンティ([11])，α-混合的な定常過程に対してはアバディ，双曲積構造をもつ非可逆な非一様双曲的な写像に対するポアソン法則に対してはコレ ([1]) によるものがある．

[[9][ 20 ]で導入された双曲積構造を拡張した或る種の弱い双曲積構造をもつ可逆な非一様双曲的力学
では或る種の双曲積構造をもつ可逆な非一様双曲的力学系([4]–[8]) に対して，混合性と到達時間分布9 ]では，の関連を調べた．本稿では[9] の結果を報告する．
系（[ 4 ] - [ 8 ]）に対して，混合性と到達時間分布の関連を調べた（Theorem A）. この結果の適用例は，間欠的な中心不安定方向をもつ部分双曲的微分同相写象である（Theorem B）. 本稿ではこれら
本稿ではこれらの結果を紹介するの結果を紹介する .
∗ 一般教育科1

6

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

2

主結果
M は n-次元リーマン多様体とする (n ≥ 2). f : M  は可逆で両側可測な写像とする．埋め込み円盤γ ⊂ M が弱不安定円盤であるとは, x, y ∈ γ に対して d(f −n (x), f −n (y)) → 0 (n → ∞) が成立することである. 埋め込み円盤 γ ⊂ M が弱安定円盤であるとは, x, y ∈ γ に対して d(f n (x), f n (y)) → 0 (n → ∞) が成立することである.
Γu = {γ u (x)}x が連続 C 1 弱不安定円盤族であるとは, コンパクト集合 K s ⊂ M , k ∈ N と Φu : K s ×Du →M (Du ⊂ Rk :単位円盤) が存在して次の性質を満たすことである:(i) Φu : K s × Du → Φu (K s × Du ) は同相写像である,(ii) x → Φu |{x}×Du は K s から Emb1 (Du , M ) への連続写像である,(iii) γ u (x) = Φu ({x} × Du ) は弱不安定円盤である. ここに Embr (Du , M ) (r ≥ 1) は Du から M への C r 埋め込みの全体とし，C r -位相をもつものとする.
同様にして連続 C 1 弱安定円盤族も定義される．
集合 Λ が積構造をもつとは，連続 C 1 弱不安定円盤族 Γu = {γ u (x)}x と連続 C 1 弱安定円盤族 Γs ={γ s (x)}x が存在して次を満たすことである：(i) dimγ u + dimγ s = dimM ;(ii) γ u -disk は γ s -disk に横断的に交わりそれらの間の角度は 0 でない有界な数である;(iii) 各 γ u は各 γ s に唯一点で交わり; (iv) Λ = ∪ γ u ∩ ∪ γ s .
f が弱双曲積構造をもつとは，f は積構造をもつ集合 Λ をもち，Λ が以下の条件 (C1)–(C5) を満たすことである．任意の部分多様体 γ ⊂ M に対して mγ は γ の上のルベーグ測度を表す.

(C1) Λ は積構造をもち，任意の γ ∈ Γu に対して mγ (γ ∩ Λ) > 0 を満たす.
Γu と Γs は (C1) の中の Λ の定義の集合族とする. 集合 Λ0 ⊂ Λ が s-部分集合であるとは，部分族 Γs0 ⊂ Γsが存在して Λ0 は Γs0 と Γu に対して上で定義した積構造をもつ．u-部分集合も同様にして定義される．x ∈ Λに対して γ u (x), γ s (x) はそれぞれ Γu , Γs の x を含む元とする.

(C2) 非交和な s-部分集合列 Λ1 , Λ2 , . . . ⊂ Λ が存在して(a) 任意の γ ∈ Γu に対して mγ (γ ∩ (Λ \ ∪i≥1 Λi )) = 0,(b) 任意の i ∈ N に対して Ri ∈ N が存在して f Ri (Λi ) は Λ の u-部分集合であり(c) 任意の x ∈ Λi に対して, f Ri (γ s (x)) ⊂ γ s (f Ri (x)) と f Ri (γ u (x)) ⊃ γ u ( f Ri (x)) を満たす.
回帰時間関数 R : Λ → N をR(x) = Ri

x ∈ Λi .

により定義する. このとき回帰写像 f R : Λ  は

f R (x) = f R(x) (x) (x ∈ Λ)
により定義される. x, y ∈ Λ に対して, 分離時間 をs(x, y) = inf{n ≥ 0 | (f R )n (x) と (f R )n (y) は異なる Λi に属する }により定義する．f u は f の γ ∈ Γu への制限とし, det(Dx f u ) は x ∈ M における f u の微分 Dx f u のヤコ
ビアンを表す. C > 0 と 0 < β < 1 は f と Λ にのみ依存する定数とする．

2

7

波止元：弱双曲積構造をもつ可逆写像に対する到達時間分布(C3) 任意の γ ∈ Γu に対して
log

Ri
Ri
|det(Dx (f Ri )u )|≤ Cβ s(f (x),f (y))|det(Dy (f Ri )u )|(x, y ∈ γ ∩ Λi ).

(X1 , m1 ) と (X2 , m2 ) は有限測度空間とする. 可測な全単射写像 T : (X1 , m1 ) → (X2 , m2 ) が絶対連続であるとは T は m1 -測度 0 集合を m2 -測度 0 集合に移すことである. T が絶対連続であるとき T の m1 とm2 に対するヤコビアンを J(T ) = d(T∗−1 m2 )/dm1 と表す.
(C4) 任意の γ, γ  ∈ Γu に対して Θ : γ ∩ Λ → γ  ∩ Λ は Θ(x) = γ s (x) ∩ γ  により定義されるとき,
 ∞

∞


|det(Df k (x) f u )||det(Df k (y) f u )| 
Ri
Ri

log
log
(a) 
−
 ≤ Cβ s(f (x),f (y))
|det(Df k (Θ(x)) f u )||det(Df k (Θ(y)) f u )| 
k=Ri

k=Ri

(x, y ∈ γ ∩ Λi ),(b) Θ は絶対連続で∞|det(Df i (x) f u )|d(Θ−1∗ mγ  )
(x) =
.
dmγ
|det(Df i (Θ(x)) f u )|i=0(C5) 任意の i, i ∈ N,  ∈ {0, 1, · · · , Ri − 1}, と  ∈ {0, 1, · · · , Ri − 1} に対して N = N (i, i , ,  ) ≥ 0
が存在して f −n (f  (Λi )) ∩ f  (Λi ) = ∅ (n ≥ N ).
−i
η := {f j (Λi )}i,j とする．ηn := ∨n−1
η とおく. F n は ηn により生成された σ 集合体を表す．Bs は弱i=0 f
安定円盤の和集合から生成される σ 集合体とする．
不変確率測度 μ が α-混合的であるとは，limk→∞ α(k) = 0 を満たす列 {α(k)}k が存在して任意の k ∈ N

に対して

sup

A∈F n ,B∈Bs|μ(A ∩ f −n−k (B)) − μ(A)μ(B)| ≤ α(k)が成立することである．
任意の n ∈ N に対して,

λ(n) := sup
i∈N



sup



τ (n) := supi∈N ∈ {0, 1, · · · , Ri − 1}, γ s ∈ Γssup

 ∈ {0, 1, · · · , Ri − 1}, γ u ∈ Γu,diam(f ◦ f (Λi ∩ γ ))
n



s


diam(f −n ◦ f  (Λi ∩ γ u ))



とおく．

Fact 2.1 ([6]). f : M  は可逆な写像とし，弱双曲積構造をもつとする．或る γ ∈ Γu が存在して
ju
Rdmγ < ∞ が成り立てば，f は弱不安定円盤 ∪∞j=0 f (Γ ) の上の条件付確率測度がそれらの上のルベー∞グ測度に関して絶対連続な不変確率測度 ν をもち, 任意の増加関数 v : R+ → R で (i) =1 v() · mγ ({R >
γ∩Λ

v()
}∞
}) < ∞ を満たし, (ii) { v(+1)=1 は増加列であるものに対して ν は数列−1α(n) := max O v(n), O(λ(n)η ), O(τ (n)η )に対して α-混合的である．

[ 9 ]の主結果は次の通りである .
Theorem A ([9]). Fact 2.1 と同じ仮定の下で，limn→∞ ν({τA ≤ n}) = 0 を満たす任意の A ∈ F n に対して λ(A) ∈ (0, 2] が存在してsup |ν ({λ(A)ν(A)τA > t}) − e−t | ≤ 12 2ν({τA ≤ n}) + α(n) + 3ν(A)t>0が成立する．ここに ν, α(n) は Fact 2.1 のものである．

3

8

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

2.1

適用例

２次元トーラス T2 上の C 1+α -微分同相写像 g : T2  (0 < α < 1) は非双曲的不動点 p をもち，下の仮定

A 1–4 を満たすとする:
A 1. T2 上のノルム  ·  と 0 < λ < 1 と Dx g-不変分解 Tx T2 = E s (x) ⊕ E u (x) が存在して次を満たす：
=1(x = p),−1
Dx g|E s (x)  ≤ λ, Dx g |E u (x) <1(x = p).
0 < ε ≤ 1 に対して, Dε は R の中の原点を中心とする半径 ε の閉球とする．仮定 A 1 により, [16]Theorem IV.1 から φσ (x)(0) = x (σ = s, u) を満たす 2 つの連続写像 φs : T2 → Emb1 (D1 , T2 ), φu :T2 → Emb1 (D1 , T2 ) が存在して弱安定円盤 Wεs (x) := φs (x)(Dεs ) と弱不安定円盤 Wεu (x) := φu (x)(Dεu ) は次を満たす: (i) Tx Wεσ (x) = E σ (x) (σ = s, u), (ii) g(Wεs (x)) ⊂ Wεs (g(x)), (iii) 或る ε > 0 が存在して

g −1 (Wεu (x)) ⊂ Wεu (g −1 (x)).

A 2. φu は M から Emb2 (D1 , T2 ) への C 2 -位相に関して連続である.
A 3. Wεu (p) を [−ε, ε] と同一視するとき, g|Wεu (p) のグラフは次を満たす：
g|Wεu (p) (x) = x + x|x|α + o(x2 ).
A 4. g は位相混合的である．
1[6] より，g は弱双曲積構造をもち，或る γ ∈ Γu が存在して mγ ({R > n}) = O(n− α ) である．このとき，1
任意の α ∈ (α, 1) に対して α(n) = O(n− α +1 ) となる．従って，Theorem A を g に適用すると次が成立する:

Theorem B ([9]). g は上のものとする．任意の α ∈ (0, 1) に対して g は SRB 測度 ν をもち，非双曲的不動点 p の任意の近傍 P に対して A ∩ P = ∅ を満たす n シリンダー A に対して λ(A) ∈ (0, 2] が存在して任意の α ∈ (α, 1) に対して
1

1

sup |ν({λ(A)ν(A)τA > t}) − e−t | = O(n− 2 ( α −1) ).
t>0

謝辞

本研究は科研費（課題番号：23740136）の助成を受けたものである．ここに謝意を表す．

参考文献[1] P. Collet. Statistics of closest return times for some non uniformly hyperbolic systems. Ergod.Th.
and Dynam. Sys.(2001) 21, 401-420.
[2] P.Collet and A. Galves, Statistics of close visits to the indiﬀerent ﬁxed point of an interval maps, J.
Stat. Phys., 72:459-78, 1993.
[3] N.Haydn, Y. Lacroix and S. Vaienti, Hitting and return times in ergodic dynamical systems, Ann.
Probab. 33 (2005), no. 5, 2043–2050.
[4] J.Hatomoto, Diﬀeomorphisms admitting SRB measures and their regularity, Kodai. Math. J. (2006),
29, 211–226.
[5] J.Hatomoto, Ergodic measures of SRB attractors, Tokyo J.Math (2007), 30, 257–282.

49

波止元：弱双曲積構造をもつ可逆写像に対する到達時間分布[6] J.Hatomoto, Mixing properties for invertible maps with weak hyperbolic product structure, Far East
J. Math. Sci. 29(2) (2008), 257-310,[7] J.Hatomoto, Central limit theorem for invertible maps with weak hyperbolic product structure, Far
East J. Math. Sci. (2008), 29(3), 729-752,[8] J.Hatomoto, Decay of correlations for some partially hyperbolic diﬀeomorphisms, Hokkaido
Math.J.(2009) 38, 39-65.
[9] J.Hatomoto, Hitting and returning to rare events for invertible maps with weak hyperbolic productstructure, preprints.
[10] M.Hirata, Poisson limit law for axiom-a diﬀeomorphisms, Ergod. Th. and Dynam. Sys. (1993), 13,533-556,[11] M.Hirata, B. Saussol and S. Vaienti, Statistics of return times: a general framework and new applications. Commun. Math. Phys. 206 (1999), 33-55.
[12] F.Ledrappier and J.Strelcyn, A proof of the estimation from below in Pesin’s entropy formula, Ergod.Th.and Dynam.Sys. 2 (1982) 203-219.
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[14] V.A.Rohlin, On the fundamental ideas of measure theory , Mat.Sbornik, 25 1949.
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[20] L-S.Young, Statistical properties of dynamical systems with some hyperbolicity, Ann. Math. 147(1998), 585-650.

（平成24年12月26日

5

受理）

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

東京工業高等専門学校研究報告書

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第44（2）号，2013

東京高専と呉高専の数学カリキュラム比較᧲੩㜞ኾߣ๓㜞ኾߩᢙቇࠞ࡝ࠠࡘ࡜ࡓᲧセ
赤池祐次*

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Curriculums of Mathematics in Tokyo and Kure National Colleges of Technology

Curriculums of Mathematics in Tokyo and Kure National CollegesofYuji AKAIKE
Technology
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compare curriculums of Mathematics in Tokyo and Kure National Colleges of Technology.
In this paper, by using exchange teacher system among National Colleges of Technology, I

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12

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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赤池：東京高専と呉高専の数学カリキュラム比較

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14

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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15㧔㧝㧕ᄐભߺભᥜਛߦㆊ෰໧෸߮⸃╵ࠍ㈩Ꮣߒ㧘ભߺ᣿ߌߦ࠹ࠬ࠻ࠍⴕ߁‫ޕ‬㧔㧞㧕౻ભߺ೨ߦ㧡㧜ಽ᝼ᬺࠍ㧝㧘㧞࿁૶ߞߡ㧘໧㗴Ṷ⠌ߣߘߩ⸃⺑ࠍߔࠆ‫ޕ‬㧔㧟㧕౻ભߺ⺖㗴ߣߒߡ໧㗴ࠍ㈩Ꮣߒ㧘ભߺ᣿ߌߩ೔㆐
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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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受理）

東京工業高等専門学校研究報告書

17第44（2）号，2013ূ਎ੵ঵ৈಉ௧୅৾ૅଢ଼஢ਾઔછਸ਼ ‫كق‬ಀ

言語文化論 ―「道」に関する考察੉ୁધ৲૛ ‫ُ੊َص‬पঢ়घॊઅ௄The Japanese Way of Thinking toward

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Michi

関根紳太郎*

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6KLQWDUR6(.,1( In general, it is argued that language is strongly inﬂuenced by culture, and people s life is basedon the,QJHQHUDOLWLVDUJXHGWKDWODQJXDJHLVVWURQJO\LQIOXHQFHGE\FXOWXUHDQGSHRSOHbVOLIHLVEDVHG
cultural context ordered by a variety of words. From this standpoint, michi in Japanese,literallytranslated as way in English, can be examined
for traces of Japanese culture.
RQWKHFRQWH[WRUGHUHGE\DYDULHW\RIZRUGV )URPWKLVVWDQGSRLQWnPLFKL|LQ-DSDQHVHOLWHUDOO\This paper investigates how closely the words formed by adding michi （or  dou ）to certain
WUDQVODWHGDVnZD\|LQ(QJOLVKFDQEHH[DPLQHGIRUWUDFHVRI-DSDQHVHFXOWXUH
elements
are tied with Japanese culture. In addition, it is claimed that the words ending
withWRFHUWDLQ
michi
7KLVSDSHULQYHVWLJDWHVKRZFORVHO\WKHZRUGVIRUPHGE\DGGLQJnPLFKL|RUnGRX|reﬂ
ect thoughts, beliefs, attitudes, and social
values in Japan, and an aspect of Japanese society has
HOHPHQWVDUHWLHGZLWK-DSDQHVHFXOWXUH
 ,QDGGLWLRQLWLVFODLPHGWKDWWKHZRUGVHQGLQJZLWKnPLFKL|UHIOHFWWKRXJKWVEHOLHIVDWWLWXGHVDQGVRFLDOYDOXHVLQ-DSDQDQGDQDVSHFWRI-DSDQHVHVRFLHW\KDV
beenshaped through employing a word like michi.
EHHQVKDSHGWKURXJKHPSOR\LQJDZRUGOLNHnPLFKL|
Keywords : language, culture, and communicationŮƈƜƚƒƕƇƖODQJXDJHFXOWXUHDQG&RPPXQLFDWLRQपुীත৲ख‫؜‬जभহ଴भৰଙप੺๚खञ਼ٛੀٜ

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
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20

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
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22

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
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23

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24

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
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25

関根：言語文化論 ―「道」に関する考察ঢ়உ‫ୁ੉؟‬ધ৲૛‫ُ੊َص‬पঢ়घॊઅ௄

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
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東京工業高等専門学校研究報告書
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Ｑ−Ｕを用いた学級集団の分析（その２）

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黒田一寿*

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Kazutoshi
KurodaWe have conducted QU that targets TNCT freshman in April, June and December in 2012. We  We have conducted QU that targets TNCT freshman in April, June and December in 2012. We have also
have also conducted QU in 2011. In this study, We have analyzed the results of the QU in orderconducted QU in 2011. In this study, I have analyzed the results of the QU in order to clarify the
to clarify the characteristics of TNCT freshman class communities, and also compared the years
characteristics of TNCT freshman class communities, and also compared the years 2011 and 2012. Analysis
2011 and 2012. Analysis of the QU in 2012 shows that TNCT students are very high motivationof the QU in 2012 shows that TNCT students are very high motivation for learning in April. However, thisfor learning in April. However, this high motivation for learning was signiﬁcantly reduced in abouthigh motivation for learning was significantly reduced in about 8 months. On the other hand, the score of
8 months. On the other hand, the score of feeling of infringement became high, the rete of the"feeling
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students
while
increasing
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these students
while
increasing their self-esteem.
Keywords : QU,classclasscommunities,
communities,
satisfaction
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28

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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29

黒田：Ｑ−Ｕを用いた学級集団の分析（その２） 2011 ᐕᐲߣ 2012 ᐕᐲߩᜂછᜰዉߦߟ޿ߡ㧘㧝ᐕ↢ߩᜂછળߢ޽ࠆၮ␆ᢎ⢒ㅪ⛊ળߩౝኈࠍᝄࠅ㄰ࠆߣ㧘ᜰዉᣇ㊎ߦᄢ߈ߥᄌᦝߪ⷗ࠄࠇߥ޿‫ޕ‬ቇᩞⴕ੐ߢߪ㧘2011ᐕᐲߪᣂ౉↢วኋ߇ਛᱛߦߥࠅ㧘2012 ᐕᐲߪ੍ቯㅢࠅ
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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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黒田：Ｑ−Ｕを用いた学級集団の分析（その２）߿෹ੱ㑐ଥߩ໧㗴ߦ⿠࿃ߔࠆ࿎ࠅᗵߢ޽ࠆߎߣ߆ࠄ‫ੱޟ‬ઃ߈ว޿‫ޠ‬࿃ሶߣ๮ฬߒߚ‫╙ޕ‬㧞࿃ሶߪ㧢㗄⋡ߢ᭴ᚑߐࠇ㧘‫ᦼޟ‬ᣣࠍᔓࠇࠆ㧘቞ࠇߥ޿‫ޠ‬‫ޟ‬ឝ␜ߦ᳇ߠ߆ߥ޿࡮‛ᔓࠇ࡮⚗ᄬ߇ᄙ޿‫ޟޠ‬ᢛℂᢛ㗐߇⧰ᚻ‫ߚߞ޿ߣޠ‬ౝኈߢ޽ߞߚ‫↹⸘ޟߢߎߘޕ‬ታⴕᕈ‫ޠ‬࿃ሶߣ๮ฬߒߚ‫╙ޕ‬㧟࿃ሶߪ㧣㗄⋡߆ࠄ᭴ᚑߐࠇߡ߅ࠅ㧘⥄ಽࠍุቯ⊛ߦ⷗ߚࠅ㧘᳇ಽ߇ᴉߺ㧘዁᧪߇ਇ቟㧘߹ߚⴣേ⊛ߥⴕേ߇ߺࠄࠇࠆ
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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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（平成25年１月８日

г 10 г

受理）

東京工業高等専門学校研究報告書
᧲੩Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ⎇ⓥႎ๔ᦠ

37

第44（2）号，2013

Creating a social networking and project collaborating site with Microsoft SharePoint 2010

Creating a social networking and project collaborating site with Microsoft SharePoint 2010
Rauno RUOHONEN*，Hirotaka TSUTSUMI**Rauno
RUOHONEN*, Hirotaka
TSUTSUMI
This report describes the progress of setting up
a virtualenvironmentfor SharePoint
2010**,andcreating a social networking and project collaborating site with it. Because the working environmentis a school,the
SharePoint
site
was aimed
toupprovide
andteachers withan creating
intranet
portalThis
reportdescribes the
progressof setting
a virtual students
environmentfor SharePoint
2010 anda socialand project
collaboratingsite withandit. Because
the working
is aaddition
school, thetoSharePoint
site
that networking
can be used
to track
departmentallaboratory
speciﬁenvironment
c events inthe personal
was aimed to provide students and teachers with an intranet portal that can be used to track departmental andproject workspaces.
laboratory specific events in addition to the personal project workspaces.
Keywords : Microsoft SharePoint 2010, Windows Server 2008R2, Intranet, Virtualization(Keywords: Microsoft SharePoint 2010, Windows Server 2008R2, Intranet, Virtualization)

1. Introduction
SharePoint is an information management system developed by Microsoft that allows its users towork in a web-based environment. It allows sharing and managing information of the enterprise withbrowser software, functioning as an intranet service. SharePoint comes with built-in functionalities
and third party developers can provide extended functionalities according to the enterprise’s needs.
The subject was chosen with the criteria of personal interest and the purpose of finding a way tohave a relation between the field of mechanics and computer networks. A lack of intranet services forstudents and the use of dedicated workstations in specific laboratories inspired the use of SharePoint tocreate project workspaces and a common portal to communicate within the school network.

2. Physical setup
The physical equipment used included adesktop computer functioning as a server withIntel i5-2300 processor, 8 GB RAM and a 500
GB hard disk. The operating system of thedesktop computer, from now on referred as the
RAUNOLAB, was Windows Server 2008R2.
The components were chosen to meet theminimum requirements of SharePoint 2010
Server [1,2].
In addition a personal laptop PC was used
to connect to the laboratory system after the
initial configuration process.

Fig. 1. Physical equipment* Helsinki Metropolia University of Applied Sciences** Tokyo National College of Technology. Department of Mechanical Engineering

38

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

Fig. 2. Topology including the virtual computers
During the installation of RAUNOLAB, the 500 GB hard disk was partitioned into four parts: three
80 GB partitions and one 160 GB partition; one for each virtual machine plus the host system. Hyper-V
was used to create three virtual machines with the following purposes:- AD-SERVER to control the virtual network and provide Active Directory service- SP-SERVER to provide SharePoint service and host data uploaded to the SharePoint site
- CLIENT-PC to simulate a basic computer in the network, meant to be used by the normal
users
AD-SERVER and CLIENT-PC were provided 80 GB of hard disk space and were configured to use
RAM dynamically. SP-SERVER was allocated with 160 GB of hard disk space and was configured touse a fixed amount of 4 GB RAM.

3. The virtual network
The AD-SERVER (Windows Server 2008R2) is the domain controller of the virtual network. It is
responsible for three important tasks:- DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) [3]o Provides IP addresses for devices- DNS (Domain Name System) [4]o Translates web addresses into IP addresses, in particular for the SharePoint site
- Active Directoryo For authenticating and authorizing users in the domain network (User accounts
and security)
The accounts configured in Active Directory can be used to log into the servers and the CLIENT-PC.
Additional security policies control who has the permission to do specific things. For example, a normal
student does not have to permission to log into the server machines, or change important settings on
the CLIENT-PC. These settings can be propagated to every machine in the network via Active
Directory.
Figure 3. shows the first two events that happen when a new computer is joined to the domain. The

Rauno RUOHONEN，Hirotaka TSUTSUMI：Creating a social networking and project collaborating site with Microsoft SharePoint 2010

39

Active Directory adds the new computer to thedomain network, and after that the DHCP service
gives the new computer an IP address.
After joining the domain, only accounts
configured at the Active Directory can be used to log
into the new computer.

Fig. 3. Phases (1) and (2)The SP-SERVER (Windows Server 2008R2) isused to create and host a SharePoint web site, and all
the information that is uploaded into it during its use.
The web address of the SharePoint site in this casewas “http://sp-server”, and the IP address of theserver was 199.99.99.X (the DHCP service at
AD-SERVER gives the SP-SERVER its IP address,
which can be something between 199.99.99.2 –199.99.99.254).

When an user on the new computer (or any other computer) in the domain network tries to accessthe address “http://sp-server”, the computer asks the DNS service at AD-SERVER to translate the web
address into the IP address of the SP-SERVER, which is required to connect to the website.

4. Creating the content
The SharePoint site consists of a front page, departmental sites and laboratory sites. The front
page; http://sp-server, is the default homepage for the domain computers. It has links to three different
department sites and can be used to publish information related to all the users of the system. The
departmental sites have their own calendars, which can be used to track events related to thatdepartment as a whole, and also the possibility of using a discussion board.
Most focus was put into creating the laboratory sites (only one laboratory site was created as an
example), meant for individual laboratories to use as project workspaces, enabling collaborating
between the students and teachers and hosting research/project related data. The laboratory site also
has its own calendar and discussion board. Each member of the laboratory has his/her own subsite at
the laboratory site, which by default has a text content editor and two file libraries for important files
and images.
Every part of the SharePoint site is highly customizable, requiring no technical knowledge besides
learning to use the SharePoint web interface, which is very much alike the Office 2010 controls.
Controlling who has access to which parts of the site can be managed by the respective site owners andthe administrators.

Fig. 4. SharePoint ’Ribbon’

40

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

Front pageMechanics department site

Precision engineering site

Fig. 5. Front page, mechanics department and precision engineering sites

5. Conclusion
During initial planning for the project, several unachieved goals were set, including: Microsoft
Exchange, Profile Synchronization between SharePoint and Active Directory, making the site visible forcomputers outside the virtual network and several others. The final SharePoint environment wasaccessible only by taking control of one of the virtual computers with Remote Desktop Connection,
which could be done from anywhere in the school campus.
The most challenging part of the project was troubleshooting initial configurations and adding newservices, requiring a lot of study at Microsoft TechNet [5] and various other websites found via internet
searches. The system works as a whole, but is light in content due to fact that the target audience wasmostly finished with their respective research subjects by the time the SharePoint environment was
ready for actual use. With more exact planning and possibly more hardware resources, a more
extensive intranet service could be created quite easily.
Most importantly, the project was a good introduction into the installation, configuration andadministration of a SharePoint 2010 environment. The experience gained throughout the project isvaluable in my future studies of computer networks and Microsoft’s networking related products.

References:[1] Microsoft TechNet, http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc262485.aspx[2] Intel i5-2300 processor, http://ark.intel.com/products/52206[3] Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Dhcp[4] Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Domain_Name_System[5] Microsoft TechNet SharePoint 2010, http://technet.microsoft.com/en-us/sharepoint/ee263917（Received Sep. 24, 2012）東京工業高等専門学校研究報告書

41

第44（2）号，2013

写像関数を利用した系統的翼型生成と流体力学的特性の評価
写像関数を利用した系統的翼型生成と流体力学的特性の評価

斉藤純夫*，山科貴裕**，市川達也***，高橋正旭********斉藤純夫*，山科貴裕**，市川達也***，高橋正旭，岩村拓哉*****
岩村拓哉*****，三原純一*，児玉和也*
三原純一*，児玉和也*

Systematic Creation of Wind Turbine Airfoils with Mapping Function and
Evaluation of Aerodynamic Characteristics of the Created Airfoils

Systematic Creation of Wind Turbine Airfoils with Mapping Function andSumio SAITO，Takahiro YAMASHINA，Tatsuya ICHIKAWA，Masaaki TAKAHASHI,
Evaluation of Aerodynamic
Characteristics MIHARA
of the Created
Airfoils
Takuya IWAMURA，Junichi
and Kazuya
KODAMA
Currently, widely used large wind turbines with propeller-type rotors on a horizontal axis employ
to the chord lengthwind
turbineblades,Takahiro
the thickness
ratio δ（ratioTatsuyaof the maximum
blade thickness
Sumio
SAITO,YAMASHINA,ICHIKAWA,
Masaaki T
TAKAHASHI,
CTakuya）of which
is
small
at
the
blade
tip（thinblade）and
large
at
the
blade
root（thickblade）. To improve
IWAMURA, Junichi MIHARA and Kazuya KODAMA
overall wind turbine performance, various blade tip-root geometric components have been proposed andCurrently,towidelylarge windwithpropeller-type
on astructure
horizontal axis
employturbine
wind turbine
blades,adoptedwindusedturbinesin turbinesservice.
Regardingtherotors
entireof windblades,it thehasthickness
been
ratio
δ
(ratioofthemaximumblade
thickness
T
to
the
chord
length
C)
of
which
is
small
at
the
blade
tip
(thin
blade)
andat therecognized that the improvement of the aerodynamic characteristics of the airfoil at each bladelarge
portionblade
root(thickblade).
To
improveoverallwind
turbineperformance,variousblade
tip-rootgeometric
components
have
been
is necessary. And it is also important to consider the whole airfoil of wind turbine blades systematically
proposed and adopted to wind turbines in service.Regarding the entire structure of wind turbine blades, it has been recognized that thein order to improve the power efficiency of wind turbine system. To clarify the effects of the surface
improvement of the aerodynamic characteristics of the airfoil at each blade portion is necessary. And it is also important to consider theroughness of typical thin and thick blades on aerodynamic characteristics, the previous paper examinedwhole airfoil of wind turbine blades systematically in order to improve the power efficiency of wind turbine system.To clarify thethe basicflow
aroundthe blades
at different
attack,includingthe basic
effectsof the characteristics
surface roughness ofand
typicalthinconditions
and thick bladeson aerodynamic
characteristics,
the angles
previous ofpaper
examined
those
beforeandafterstalls.
Italsosuggestedthattheaerodynamic
characteristic
curve
of
each
characteristics and flow conditions around the blades at different angles of attack, including those before and after stalls.blade
It also
could bethat
dividedinto three
regions according
to bladethe angle
of attack.
However,eachaccording
wind turbine
bladeofsuggested
the aerodynamic
characteristic
curve of each
could bedivided into
three regions
to the angle
has differenteachairfoilalong
the bladethatspan,the meaning
airfoil thatof theentireblade
notis
attack.However,wind profiles
turbine blade
has different
airfoilspan,
profilesmeaning
along the blade
the airfoilof theentireisblade
considered
forairfoil
airfoilconstruction.
To consider
theairfoilofbladeswindasturbine
a whole,paper
notconsidered forconstruction.To
considerthe airfoil ofwindturbinea whole, blades
this paperasexamines
theirthisaerodynamic
characteristics
and theaerodynamic
flow behavior aroundthe blades byandapplying
conformal
mappingtechniquesystematicallycreate airfoil
examines theircharacteristics
the aflow
behavior
aroundthetoblades
by applyingaprofilesin themapping
section fromthe bladetotipsystematicallyto the blade root.We
theseprofiles
airfoil profiles
Collegeconformal
techniquecreatecall
airfoilin the “TNCT
section(Tokyo
from National
the bladetip toof
Technology)
and callexemplify
application
to the entire section of windturbine blades.
the blade airfoils”
root. Wethesetheir
airfoil
profiles“TNCT（Tokyo
National
College of Technology）airfoils”
and exemplify their application to the entire section of wind turbine blades.
WordsTurbine: Wind Turbine
AerodynamicCharacteristics
Characteristics , Angleof Attack,PressurePressure
Distribution,
Keywords Key: WindBlade,Blade,Aerodynamic, Angleof Attack,Distribution,
Distribution, WakeDistribution,Conformal
Conformal Mapping
Velocity Velocity
Distribution, WakeDistribution,
Mapping1.

そこで，本報では，風車ブレード全体を構成す

緒 言

現在，一般的に採用されている中大型のプロペ
ラ形水平軸風車においては，翼先端部では厚み比
δ（翼弦長 C に対する翼最大厚み T の比）の小さい薄翼が，また，翼根元部では厚み比の大きい厚翼が用いられている．風車システム全体の発電効率を向上させるためには，翼の各部位におけるこれら翼型の流体力学的特性の向上を図るとともに，る各部位における翼型を一環した考え方で構築するため，等角写像の手法を適用して，翼先端から
翼根元部までの翼型を系統的に生成し，それらの流体力学的特性および翼周りの流れの挙動について検討した．また，これらの翼型を「東京高専翼型」と称し，風車ブレード全体に展開する例も提示した．
2.

それらの翼型を有機的に構成させてブレード翼全体を構築することが重要である．

おもな記号

A

： 翼の代表面積 = 3.58×10-2 [m2]

C

： 翼弦長

CL

： 揚力係数CD： 抗力係数しかしながら，風車ブレード全体を構成する各CP： 圧力係数部位における翼型は，それぞれ個別に採用されて

D

： 抗力

[N]

L

： 揚力

[N]

PS

： 静圧

[Pa]

Re

： レイノルズ数

前報(1) ～ (4)では，既存の代表的な薄翼と厚翼の翼表面の粗さの違いによる流体力学的特性を明らかにするため，失速前後を含む迎え角における基[mm]

本的な特性と翼周りの流動状態について検討を加え，あわせて流体力学的性能曲線を迎え角の変化に応じ，三つの領域に分類できることを提示した．

いるため，翼先端から根元部までの翼形状を統一した考え方で構築されているとはいえないのが現状である．
＊東京工業高等専門学校＊＊＊＊横浜国立大学

機械工学科＊＊三菱重工業（株）＊＊＊＊＊東京工業高等専門学校

12
 L ( U  A)212
 D ( U  A)2
1
2
 PS ( U  )2＊＊＊（株）IHI

専攻科

42

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

T： 翼最大厚みU∞： 風洞出口における基準流速 [m/s]x： 翼前縁からの距離

α

： 迎え角

δ
ρ

： 厚み比
T C
： 空気の密度 [kg/m3]
3.

3・1

[mm]



k2

w( z )   (a  bi )  k  a  bi e i i (a  bi )  k  a  bi e 


[mm]

[°]

  (a  bi ) 

等角写像による系統的翼型生成

k  a 2  b2 (cos   i sin  )2(a  bi )  k  a   b 2 (cos   i sin  ) 
k2

(3.3)

上式における虚数 i を含まない部分を x 座標，含む部分を y 座標とし，それぞれを wx，wy とする

等角写像による関数表示とそれらは以下の式で与えられる．

図 1 に示すように，z 平面の円と w 平面の翼型

wx   (a との関係は，等角写像法を適用することにより表すことができる．

k  a 2  b 2 cos )22(a  k  a   b 2 cos ) 2  (b  k  a   b 2 sin  ) 2 
k 2  (a w y   (b k  a 2  b 2 cos )k  a 2  b 2 sin  )k  a 2  b 2 sin  ) (3.4)22
(a  k  a   b 2 cos  ) 2  (b  k  a   b 2 sin  ) 2 
k 2  (b 

この wx，wy によって翼型が形成され，図 2 は一(a) z plane

例として，a と b の値を変化させた場合の翼型の(b) w plane

形状を示したものである．

Relation between z plane and w plane

Fig. 1

この時，Joukowski 翼型は，一般的に以下の式

w z

k2
z

increasedecreasevalue of |a |の変換により得ることができる(5)．

Blade thickness

increasedecrease

a

a

(3.1)

ここで， w ：写像関数z ：写像対象円
k ：任意の係数az によって写像関数中に表されている円の関数(a) Created airfoils at different a valuesは，z  a  bi   k  a  bi e i a  bi    a value of bk  a   b cos  i sin  22k  a 2  b 2 cos   i b  k  a 2  b 2 sin  increasedecrease

Blade camberincreasedecrease

(3.2)

となる．
ここで， a, b ：写像対象円の中心座標
θ ：極座標系における偏角
i ：虚数単位bである．
式(3.2)を用いて z 平面から w 平面へと写像し，bb(b) Created airfoils at different b values
Fig. 2

式を整理すると次式のようになる．
2

Created airfoils due to a & b values斉藤，山科，市川，高橋，岩村，三原，児玉：写像関数を利用した系統的翼型生成と流体力学的特性の評価

3・2

43

系統的翼型生成と供試翼型

図 3 は上述の写像関数を適用して系統的に生成した翼型の一覧を示したもので，係数 a と b を変化させることにより，翼の厚みやそりを変化させた様々な翼型を生成することができる．
そこで本研究では図 3 に示した翼について，汎用の流れ解析ソフト（SCRYU Tetra/V9）(6) を用いて，迎え角の変化による揚力係数 CL および抗力係
数 CD の変化を解析的に求めた．
図 4 はその解析結果の一例を示したもので，該当する翼形状の箇所に，揚力係数 CL および抗力係
数 CD の解析結果を図示した．流体力学的特性を評価するためには，揚力，抗力，あるいは揚力とFig. 3抗力の比である揚抗比など，いくつかの評価関数

List of created airfoilsが考えられるが，本報では，そのうち揚抗比が最大となる翼型に着目して選定し，系統的に変化する薄翼から厚翼までの翼群を太線のワクで囲んだ．
実験においては，図 4 で選定した翼群の中から
表 1 に示す翼厚さの異なる 4 種類の翼（厚み比δ=11，17，23 および 30%）を，TNCT（Tokyo National
College of Technology）翼（以下，「東京高専翼型」と呼称）と名付けた．厳密には表 1 に示すように，
厚み比は小数点以下の数値で表されるので，ここでは四捨五入した厚み比の値で定義し，TNCT-11
翼等と呼称した．翼は，翼弦長 C を 120[mm]，ス
パン方向長さ S が 298[mm]になるよう光造形樹脂により製作し，光造形の積層時に生じる積層痕をFig. 4

除去して，流れ方向およびスパン方向の翼表面粗さをともに 0.7[μm]の状態に仕上げた．
4.

Analysis of aerodynamic characteristics
of created airfoils

Table 1

実験装置と方法

airfoils National College of Technology)
TNCT(Tokyo
airfoilsconsidered

Thicknessratio δ [%]

の解析結果
11.4

16.9

23.1

29.9

での実験に使用したものと同a-0.095-0.147-0.210-0.288

じ風洞装置である．風洞①は，縦 400[mm]，横

b

0.163

0.200

0.245

0.300

300[mm]の吹き出し断面を有し，最大風速 20[m/s]Shape

図 5 は前報(1) ～ (4)の風速範囲での実験が可能である．風洞吸込み口に取り付けられた②のダンパを開閉することにより風速を調節することが可能である．
供試翼型③の取り付け用軸は，翼両側の透明ア
クリル側板④を貫き，揚力および抗力測定用のひずみゲージ式多分力検出器⑤に接続されている．
翼が受ける揚力 L および抗力 D は，多分力検出器⑤から較正器⑧，増幅器⑨を介して多ペンレコー

Fig.5

ダ⑩およびパソコンで記録した．
3

Experimental apparatus

44

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

基準となる流速 U∞ の測定には，JIS ピトー管
(6mmφ)⑥と傾斜マノメータ⑦を用いた．
図 6 は翼上面，下面および翼後方の流速分布を測定する際の熱線プローブのトラバース範囲をTNCT-11 翼を例に示したものである．
翼上面および下面側の流速分布は，翼スパン方向の中心位置において，上下面ともそれぞれ翼弦長を等分する 5 箇所の位置で，熱線プローブ（標準直線プローブ，型式 0251R-T5，KANOMAX 製）⑪を上下方向に 5[mm]間隔で移動させ，熱線流速Fig. 7

計⑫により測定した．
また,Flow visualization used by tuft method

翼後方の後流分布は,翼スパンの中心位置において, 熱線プローブを翼後縁より5.

24[mm](20%C) 後方の位置に設置し，上下方向±

5・1

60[mm]の範囲で移動させることにより，合計 21

実験結果と考察

厚み比の違いによる翼型の流体力学的特性の変化点測定した．
測定した流速値 u は，風洞出口部における基準

図 8 は供試翼型として選定した 4 種類の厚み比

流速 U∞に対する比 u /U∞で表し，また，流れの乱の異なる「東京高専翼型」について，レイノルズ

れ強さ Tu は，次式により評価した．

数 Re=1.4×105 の条件下で，迎え角 α を 0°から 40°

uまで変化させた時の揚力係数 CL および抗力係数12
1 1 n2Tu   u i  u  
U  U   n i 1

CD の変化を示す．

(4.1)

迎え角の大きいところで発生する失速までの

ここで，δu ：測定流速の標準偏差範囲における揚力係数 CL の変化についてみると，

ui ：時系列の流速測定値

厚み比 δ=17%の翼が，迎え角 α＝6°以下を除き，

n ：流速測定回数

その値が最も大きく現れている．また，この範囲における CD の値は，厚み比の小さい翼ほど小さである．

くなっている．

さらに，翼上面側の流れの状況を可視化するため，図 7 に示すようなタフトを取り付けられる冶

さらに厚み比の小さい δ=11%と 17%の翼につい具を用い，翼表面より鉛直方向に 5[mm]離れた位ては，迎え角の大きい失速後の領域での揚力係数

置での流れの挙動を観察できるようにした．

CL の低下が大きく現れている．
TNCT-11
TNCT-17
TNCT-23
TNCT-30

CL

CD

○
◇
△
□

●
◆
▲
■

Region Ⅰ

CL
Region Ⅲ

Region Ⅱ

CD
Fig. 6

Measurement range of velocity distribution

Fig. 8

Aerodynamic characteristics(Effect of thickness ratio of TNCT airfoils)（東京高専翼の厚み比の影響）
445

斉藤，山科，市川，高橋，岩村，三原，児玉：写像関数を利用した系統的翼型生成と流体力学的特性の評価

これに対し，厚み比が大きくなるほど，その低最大になるまでの領域（ただし，下割合は小さく，δ=30%の翼では，揚力係数 CL

TNCT-30 翼の場合には，揚力係数のの低下は見られないものの，迎え角が約 30°以下

値の低下は見られないので，領域Ⅰの領域での CL の値は小さい．一方，抗力係数 CDと比べ，揚力係数の曲線の傾きが小の値は，厚み比の小さい他の翼と比べると，迎え

さくなるまでの領域とする）(3) 領域Ⅲ： 領域Ⅱ以降で，翼によっては揚力係

角が 40°の範囲まで大きいことがわかる．
(4)

前報 において，実験に用いた薄翼および厚翼数の値が減少した失速後の領域の両者とも，それぞれの迎え角の大きさの範囲に

以下の節では，上記厚み比の異なる「東京高専

応じ，揚力係数 CL および抗力係数 CD で表される

翼型」のうち，厚み比の最も小さい TNCT-11 と最特性曲線の傾きの変化が異なり，三つの領域に大も大きい TNCT-30 の二つの翼を対象に，厚み比の別できることを示したが，本報においても，同様

大小による翼特性の違いについて検討する．

に分類し，それぞれの領域における流れの挙動を5・2評価することにした．

TNCT-11 翼の各領域における特性評価

5・2・1

翼の厚み比の大小により，流体力学的特性の変翼周りの流れの基本構造

図 9 は，領域Ⅰおよび領域Ⅱの迎え角として α化に多少の違いはあるものの，以下の三つの領域に大別できる．

＝6°と 14°を，また，失速直前の迎え角として α(1) 領域Ⅰ： 迎え角 α＝0°～10°で，揚力係数の＝24°を，さらに領域Ⅲの迎え角として失速直後の曲線の傾きの大きい領域

α＝26°の場合について，
翼周りの流速分布と後流(2) 領域Ⅱ： 迎え角 α＝10°から揚力係数の値が分布を白丸で，また，乱れ強さを黒丸で示したも

Tu

Tu

u/U∞

TNCT-11u /U ∞Tu

TNCT-11○●u /U ∞
Tu(a) α＝6°（Region Ⅰ）

Tu

○
●

(b) α＝14°（Region Ⅱ）
Tu

u/U∞

u/U∞

TNCT-11

TNCT-11u /U ∞
Tu

u/U∞

u /U ∞
Tu○●(d) α＝26°（Region Ⅲ：Just after stall）(c) α＝24°（Just before stall）
Fig. 9○●Velocity distribution around blade and wake distribution (TNCT-11)5

46

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

20%上流の箇所から，翼上面近傍における流速ののである．
測定箇所は，翼上下面とも翼スパン方向の中心低下が大きく現れている．この流速低下の領域は，部においてそれぞれ翼弦長を等分する 5 箇所の位

翼後縁になるとさらに翼上方まで拡大しており，

置で，それは図 9 内の流速分布を示した座標の 1.0

翼後方の流速低下部を示す後流部分も大きくなり，のところにあたる．

かつ，乱れ強さも増加している．

領域Ⅰの迎え角 α＝6°の場合，翼上面および下

失速後の領域Ⅲにおける迎え角 α＝26°では，面側の流れは，それぞれの測定箇所においてほぼ

翼上面側の流速の低下の範囲が，翼弦長の 60%付

一様な流速分布を示しており，流れの乱れ強さも近まで広がり，後流領域も翼上面側に大きく拡大

零に近い値となっている．しかしながら，翼出口している．この状態であっても，翼下面側の流速

端の翼上面近傍においては，わずかに流速の低下

分布は，それぞれの測定箇所において，ほぼ一様が見られ，かつ，乱れ強さも多少増加している．

な分布を示している．
以上の流れの挙動をさらに詳細に検討するた

そのため，この流れの変動が，翼の後流分布にもめ，汎用流れ解析ソフト（SCRYU Tetra/V9）(6)を影響していることがわかる．
領域Ⅱの迎え角である α＝14°の流動状態も基用いて解析した翼スパン中央部における流れの状

本的には領域Ⅰの場合とほぼ同じであるが，迎え態をコンタ図として図 10 に示す．図には，上記迎角の増加に伴い，翼入口付近の上面側の流速がわえ角の場合の解析結果の他に，参考までに迎え角

ずかながら増加している．しかし，翼下面側の流の最も小さい例として α＝0°を，また，迎え角の速は，ほぼ一様な分布を示している．後流分布も大きい例として α＝30°の場合についても併記し

領域Ⅰの場合とほとんど変わらず，この領域までた．
迎え角 α＝6°の場合，流れは翼上面および下面

は，翼周りの流速分布の挙動には大きな変化がみられないことがわかる．

側とも翼に沿った流れとなっているが，α＝14°

さらに迎え角が増加し，揚力係数 CL が最大とな

では，翼上面のほぼ中央付近から流れがはく離し，る失速直前の迎え角である α＝24°では，翼入口実験結果と比較すると，その領域は大きく見積ら付近の上面側の流速が増大し，かつ，翼後縁よりれている．

30[m/s]0[m/s](a) α=0°(Region Ⅰ)(d) α=24°(Just before stall)(b) α=6°(Region Ⅰ)(e) α=26°(Region Ⅲ：Just after stall)Fig. 10Calculated flow pattern (TNCT-11)6(c) α=14°(Region Ⅱ)(f) α=30°(Region Ⅲ)

斉藤，山科，市川，高橋，岩村，三原，児玉：写像関数を利用した系統的翼型生成と流体力学的特性の評価

47

失速前後の迎え角である α＝24°と α＝26°に

領域Ⅰの迎え角 α＝6°と領域Ⅱの迎え角であついても同様に，解析結果の方が，はく離領域がる α＝14°および揚力係数 CL が最大となる失速直大きく現れているが，全体的に見れば，翼周りの前の迎え角である α＝24°における翼スパン方向

流れの挙動は，実験結果とよく対応しているもの

圧力分布をみると，翼上面と下面側の圧力差が，と言える．

迎え角が大きくなるほど増大しており，揚力係数

さらに，迎え角の大きい α＝30°の場合には，CL の値と対応している．

翼上面側のはく離領域の拡大が見られる．

しかしながら，どの迎え角の場合とも，翼上面

一方，迎え角の最も小さい例としてあげた α＝と下面側の圧力差は，翼端側より中央部で大きく0°の場合の解析結果をみると，翼下面側の翼中央現れており，アスペクト比（S/C）が 2.48 と小さより下流側にかけて流速の小さい領域が見られる．

いため、翼端に近づくほど，翼面上の流れの二次

これは TNCT-11 翼がそりのついた翼であるため，元性の確保が難しいことを示している．

その翼形状の影響により，迎え角 0°の場合，翼これを確認するため，図 12 にタフト法による

下面側でわずかながら流れのはく離が発生してい翼上面側の流れの可視化写真を示す．
迎え角 α＝6°から 24°までの結果を見ると，ることによるものと考えられる．
5・2・2

翼中央部のタフトは流れ方向に向いているのに対翼面上の圧力分布のスパン方向分布

し，翼端に近い位置でのタフトは，翼後縁部に近図 11 は上述の各領域における圧力分布を，翼くなるほど翼中央方向に向いており，三次元性のスパン中央より翼端までの片側の範囲の各位置に強い流れとなっている．この傾向は，迎え角が大おいて示したもので，図中には翼型形状も破線できくなるほど顕著であることがわかる．

併記した．測定したスパン位置は図の斜めの軸上

これに対し，失速後の領域Ⅲの迎え角 α＝26°の数値で記載し，0 [mm]が翼端に，また，149 [mm]の場合，迎え角 α＝6°から 24°までの結果とは異が翼の中央部に相当する．

なり，図 11(d)に示すように，翼上面側の圧力が翼(a) α=6°(Region Ⅰ)(b) α=14°(Region Ⅱ)(c) α=24°(Just before stall)Fig. 11(d) α=26°(Region Ⅲ：Just after stall)
Pressure distribution in spanwise（TNCT-11）
7

48

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

FLOW

FLOW

Fig. 12FLOW(b) α=14°(c) α=24°(d) α=26(Region Ⅱ)(Just before stall)(Region Ⅲ：Just after stall)(a) α=6°(Region Ⅰ)

FLOW

Flow visualization on upper side used by tuft method (TNCT-11)の位置である．

中央部付近では翼全長にわたり一定の値となり，領域Ⅰの迎え角 α＝6°の場合，翼上面および下

この付近の箇所での翼が失速状態を呈しているこ

面側の流れは，翼の入口付近では，ほぼ一様な流とが分かる．

速分布を示しており，流れの乱れ強さもほぼ零に一方，翼端側になるほど，翼上面側の圧力が，近い値となっている．

翼前縁近くで大きくなっており，翼端付近の翼はしかし，翼上面および下面側とも、翼の最大厚

失速していない翼と同じような作用をしているこみを越えた箇所から下流方向にかけて，翼面近傍とがわかる．
これは，図 12 に示したタフトの挙動から，スで流速の低下する領域が見られる．これは迎え角

パン方向の翼中央部付近でタフトが旋回しているが α＝6°と小さいため，流れに対する翼前部の翼のに対し，翼端付近のタフトがほぼ流れ方向に向形状の曲率の影響が，翼の最大厚みの位置より下

いていることからも判断できる．

流側に現れたものといえる．

5・3

次に，領域Ⅱの迎え角 α＝14°の場合には，翼TNCT-30 翼の各領域における特性評価

5・3・1

上面側の流れの低速領域が翼前方側にまで拡大し，翼周りの流れの基本構造

そのため翼の後流領域も翼上面側において大きく

図 13 は，領域Ⅰ，領域Ⅱおよび領域Ⅲにおけ広がり，かつ乱れ強さも増加している．

る各迎え角における翼周りの流速分布と翼の後流

これに対し，翼下面側では，迎え角の増加に伴分布を白四角で，また，乱れ強さを黒四角で示し

い，迎え角 α＝6°の場合と比べると，翼に沿ったたものである．それぞれの測定箇所は，TNCT-11

流れ状態を示している．

翼の場合と同様，翼上下面とも翼スパン方向の中領域Ⅲの迎え角 α＝28°の場合，翼上面前方部

心部において，それぞれ翼弦長を等分する 5 箇所の翼面付近で流速低下がみられ，さらに翼の頂部

TuTuu /U ∞
Tu□■(a) α=6°（Region Ⅰ）
Fig. 13Tu

u/U∞

TNCT-30

TNCT-30

TNCT-30
u /U ∞
Tu

u/U∞

u /U ∞
Tu□■(b) α=14°（Region Ⅱ）□■(c) α=28°（Region Ⅲ）

Velocity distribution around blade and wake distribution (TNCT-30)
8u/U∞斉藤，山科，市川，高橋，岩村，三原，児玉：写像関数を利用した系統的翼型生成と流体力学的特性の評価

49より下流側全体にわたり，流速の小さい領域がみ

各領域の迎え角における流れの様子を示した可られる．このため翼後方における後流領域がさら視化写真からも，上述の流速分布の実験および解に拡大している．一方，翼下面側の流れは，領域

析結果とよく対応したものとなっていることが確

Ⅱの迎え角 α＝14°の場合とほとんど変わらない認できる．

流動状態を示している．

5・3・2 翼面上の圧力分布のスパン方向分布

図 14 は，翼スパン中央部において汎用流れ解析
ソフト（SCRYU Tetra/V9）(6)を用いて解析した流図 16 は上述の各領域における圧力分布を，翼れの挙動を，領域Ⅰ，領域Ⅱおよび領域Ⅲの各迎のスパン中央より片側の範囲の各位置において示

え角において示したものである．

したもので，図には翼型形状も破線で併記した．

迎え角 α＝6°の場合，翼上面側の流れは，翼後測定したスパン位置は図の斜めの軸上の数値で記縁部付近ではく離し，また，翼下面側の中央部付載し，TNCT-11 翼の場合と同様，0 [mm]が翼端に，近で流速の遅い領域が見られることから，実験結また， 149[mm]が翼の中央部に相当する．
領域Ⅰの迎え角 α＝6°と領域Ⅱの α＝14°の場

果とよく対応している．

合，翼上面と下面側の翼スパン方向の圧力分布は，さらに，領域Ⅱおよび領域Ⅲの各迎え角におけ

全体的に見ればほぼ平坦なものとなっている．

る解析結果では，はく離領域が大きく拡大しており，全体的に見れば，TNCT-11 翼の場合と同様，

翼上面と下面側の圧力差が最も大きい箇所は，翼周りの流れの挙動は，実験結果を裏づけるもの

スパン S＝99 [mm] のところであるが，その圧力となっている．

差は，迎え角の増加に伴い大きくなっている．

参考までに，図 15 に各領域の迎え角における領域Ⅲの α＝28°の場合には，圧力差が最も大

翼上面側の流れの挙動をタフト法により可視化しきい領域は，S＝99 [mm]を含め翼端に近い S＝49

た写真を示す．

[mm]付近まで広がっている．その圧力差は α＝6°30[m/s]0[m/s](a) α=6°(Region Ⅰ)(b) α=14°(Region Ⅱ)
Fig. 14FLOW(a) α=6°(Region Ⅰ)
Fig. 15(c) α=28°(Region Ⅲ)

Calculated flow pattern (TNCT-30)

FLOW

FLOW

(b) α=14°(c) α=28°(Region Ⅲ)(Region Ⅱ)
Flow visualization on upper side used by tuft method (TNCT-30)
950

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）と α＝14°の場合と比べ大きく，揚力係数 CL が，

5・4「東京高専翼型」と風車ブレードへの展開

他の迎え角の場合より大きいこととも対応してい前節までに検討した厚み比の異なる 4 種類の翼る．

型を，翼先端から翼根元部までにわたり適用し，一本のブレードとして構成したものを図 17(a)に，また，このブレードを風車全体として構築した場
合の構成概念図を図 17(b)に示す．
実際の風車システムとして検討するためには，風車翼全体の流体力学的特性の評価のみならず，発電機の制御方式も考慮した最適な運転方法の検討や，さらにはナセルやタワー形状も含めた流体力の把握など様々な具体的技術課題を検討評価す
ることが必要となる．

(a) α=6°(Region Ⅰ)(a) Shape of(b) General view of

TNCT blade
Fig. 17

TNCT wind turbine

Developed TNCT（Tokyo National
College of Technology） airfoil(b) α=14°(Region Ⅱ)

6.

結

言

本報では，翼先端から翼根元部までブレード翼全体を構成する各部位における翼型を等角写像の手法を適用して系統的に生成し，それらの流体力学的特性および翼周りの流れの挙動について検討した．
その結果，明らかになった点は，以下のとおりである．
(1) 写像関数を適用することにより，様々な翼型を系統的に生成することができ，流れ解析手法も併用することにより，揚力，抗力や揚抗比などのFig. 16(c) α=28°(Region Ⅲ)

流体力学的評価関数により，任意に最適と考えら

Pressure distribution in spanwise

示した．

れる薄翼から厚翼までの翼型を選定できることを(2) 揚抗比が最大となる翼型を「東京高専翼型」(TNCT-30)と称し，薄翼と厚翼の代表的な翼型を例に，その流体力学的特性を評価した．また，翼周りの流れ
10斉藤，山科，市川，高橋，岩村，三原，児玉：写像関数を利用した系統的翼型生成と流体力学的特性の評価の挙動が翼形状の曲率に密接に関係することを流れ解析結果とも比較することにより明らかにした．
(3) 生成した「東京高専翼型」を風車ブレード全体に構成する例を提示し，あわせて全体の風車システムへ展開する概念図と今後の技術的検討課題
について提案した．

文
(1)

(2)

(3)

(4)

(5)
(6)

献

SAITO Sumio, YAMASHINA Takahiro and
ICHIKAWA Tatsuya, Research of Aerodynamic
Characterstics and Flow Patterns on Thin and Thick
Blades of Wind Turbines, Research Reports ofTokyo National College of Technology No.41(2),2010, pp.19-27.
SAITO
Sumio,YAMASHINA
Takahiro,
Evaluation of Aerodynamic Characterstics of Two
Differenct Thick Blades Used as Wind Turbines
Airfoils and One Trial of Stall Contorol, Research
Reports of Tokyo National College of Technology
No.42 (1), 2010, pp.35 -43.
SAITO
Sumio,YAMASHINA
Takahiro,
EvaluationofInherent
Aerodynamic
Characterstics of Two Differenct Thick Blades Used
as Wind Turbines Airfoils, Research Reports ofTokyo National College of Technology No.42 (2),2011, pp.63 -76.
SAITO Sumio, YAMASHINA Takahiro, Researchon Aerodynamic Characterstics of Thin and Thick
Blades depending on the Presence or Absence ofStreaky Features formed on the Blade Surface
during Creation of Wind Turbine Airfoils with
Stereolithography, Research Reports of Tokyo
National College of Technology No.42 (2), 2011, pp.
77-85.
例えば，鬼頭史城，等角写像とその応用，オーム社（1959-9）.
SCRYU/Tetra for Windows Verson 9,
Software Cradle Co., http://www.cradle.co.jp,(2012)（平成24年12月19日

受理）

11

51

52

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

53

東京工業高等専門学校研究報告書
第44（2）号，2013東京工業高等専門学校研究報告書 第44(2)号，2012

各種荷重下における歯付軸締結要素の力学特性評価

各種荷重下における歯付軸締結要素の力学特性評価
大塚 仁＊，志村 穣＊＊，峯尾一幸＊＊＊，平間隆之＊＊＊，黒崎 茂＊＊＊＊
大塚

仁*，志村

穣**，峯尾一幸***，平間隆之***，黒崎茂****

Evaluationsof Mechanical
Properties
withTeeth
Teeth
under
Various
Evaluationsof Mechanical
Propertiesfor
Shafts with
forConnecting
Connecting Shafts
under
Various
LoadsLoads
Hitoshi OTSUKA，Jyo SHIMURA，Kazuyuki MINEO，Hitoshi OTSUKA, Jyo SHIMURA, Kazuyuki MINEO,
Takayuki HIRAMA, Shigeru KUROSAKI
Takayuki HIRAMA，Shigeru KUROSAKIIn orderto evaluate
properties
connectingwithteeth subjected
to various
In orderto evaluatethe
the mechanicalmechanical properties
connectingwith teeth
for forshafts shafts
subjected
to various loads,
stressloads,distributions
stress distributions
anddeformation
stateswere
analyzedbyusing
three-dimensional
finiteofand deformation states were analyzed by using three-dimensional finite element method. The effects
element
method.
effectsof difference
among
the fourloadcompression,difference
amongThethe fourload conditions“tension,compression,
bending
andconditions“tension,
torsion” on stress distributions
at joining
bending
and investigated.
torsion”onstress distributions
at joining
parts were
investigated.
addition,
In addition,
were
conducted for In
verificationofparts wereexperiments concerning
strain distributions
experiments
concerning
straindistributions
wereconducted
forverificationofanalyticalresults.
As
analytical results. As a result, it has proved that stress concentrations occur at the base of joining parts in the case wherea result,
has bending
provedand
thatstressmoments
concentrations
at the baseresultsof joiningparts
in distributions
the case where
The experimental
concerningunder
tensileit load,
torsional
are applied.occur
straintensileload,
bendingandtorsional
momentsareapplied.
The
experimental
results
concerning
strainvarious loads have turned out to consist with the analytical results.
distributions
undervariousloads
out toStressconsistwith the Loading
analyticalresults. FEM)
withhaveStress analysis,
concentration,
configuration,(Keywords:
Connecting
shaftsteeth,turned
Keywords : Connecting shafts with teeth, Stress analysis, Stress concentration, Loading configuration, FEM
1.緒言
建築物の構造材として扱われる鉄筋コンクリートの応力分布および変形状態を三次元有限要素応力解は，圧縮強度の高いコンクリートと引張強度の高い

析により調査するとともに，荷重形態の差異が歯付

鉄筋を組み合わせた構造となっている．鉄筋を長い

軸締結要素の力学特性に及ぼす影響について明らか尺度で使用する際は，鉄筋同士を締結させる継手がにすることを目的とする．くわえて，ひずみゲージ必要となる．現在の鉄筋の締結法は，重ね継手，ガを用いた接合部周辺のひずみ分布測定実験を行い，ス圧接継手，機械式継手および溶接式継手などが主

解析結果の妥当性を検証する．

流となっている．一般的に多用される重ね継手は，鉄筋同士を一定の長さに重ね合わせ，重ね合わせた

2.解析方法部分の両端に線材を巻きつけ鉄筋同士を固定し，コ

2 つの軸要素とソケットがアセンブリされた状態

ンクリートに埋め込んで使用するが，コンクリートを想定し，Solid
Works
2009
を用いて
3D-CAD
デー
を想定し，SolidWorks
2009
を用いて
3D-CAD
データが破壊すると鉄筋は締結力を失うことから，大径のタを作成した．その3D-CAD
データを
Femap
10.1.1を作成した．その 3D-CAD
データを
Femap
10.1.1に鉄筋締結には原則として，重ね継手を用いないこととしている 1)．大径の鉄筋接合には，ガス圧接継手や機械式継手の適用が一般的であるが，特に圧接継手の施工方法は特殊技能性が高く，施工者による接Shaft A

SocketShaft B

Slide

Fig.1 Schematic
Schematic ofof connecting
connecting shafts
shafts with
with teeth
teeth
Fig.1

合強度のばらつき抑制および施工時間の短縮が問題
合強度のばらつき抑制および施工時間の短縮が改善

点として挙げられる．この様な背景の下，著者らは重ね継手と機械式継手の特徴を組み合わせた歯付軸締結要素を考案した 2)．Fig.1 に示すように部材端にスプライン加工を施した軸とソケットで構成され，2本の軸要素の接合部(かみ合い部)を重ね合わせ，ソ(a) Shaft A

ケットをスライドさせることで軸同士が締結される．
その後，コンクリートへ埋め込むことにより完全に固着される．素人でも容易に着脱可能な構造となっている．Fig.2 に構成要素の寸法および形状を示す．
歯付軸締結要素の既往の研究 2,3)では，引張破断強(b) Shaft B

度に着目し，接合部の形状と強度特性との関係について言及しているが，実際の使用条件を鑑みると様々な荷重形態における力学特性を明らかに必要がある．そこで本研究では，歯付軸締結要素に引張，圧縮，曲げ 4)，ねじり 5)が作用する際の接合部周辺(c) Socket
Fig.2 Dimensions and geometries of each element＊機械情報システム工学専攻学生 ＊＊機械工学科 ＊＊＊株式会社エクセル ＊＊＊＊東京高専名誉教授

54

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
東京工業高等専門学校研究報告書（第 44(2)号）

取り込み有限要素モデルを作成し，解析ソルバ NXの並進運動を除く全ての自由度を拘束したうえで，

Nastran 7 により応力解析を実施した．

鉛直方向荷重 F=300[N](M=13.5[N.m])を作用させた．

Fig.3 に引張荷重および曲げモーメントを受ける

なお，実際に 3 点曲げ試験を行う際は，歯付軸締結場合の解析モデルを示す．Fig.3(a)の引張荷重下の解

要素の円周方向回転を防ぎ位置決めを正確に行うた析モデルでは，軸要素 A 端面の変位を完全拘束し，め，軸要素 A, B 大径部の下部を平面加工している．

軸要素 B 端面の軸方向並進変位を除く全ての並進おまた，3 点曲げ試験の都合上， 軸要素 B の大径部長

よび回転自由度を拘束し，軸方向に引張荷重さを従来の寸法より長いものに変更した．曲げモー

F=300[N]を作用させた．圧縮荷重およびねじりモーメントが作用する際の軸要素の形状および寸法をメントを作用させる場合の解析条件は，引張荷重下Fig.4 に示す．材料特性値は，軸要素およびソケットのそれとほぼ同じであり，異なるのは荷重条件のみには軟鋼を用いるものとし，縦弾性係数を 206[GPa]，

である．すなわち，圧縮荷重下では，軸要素 B 端面

ポアソン比を 0.33 とした．接合部には接触条件を設に軸方向圧縮荷重 F=300[N]を，ねじりモーメント下定し，軸要素同士のかみ合い部および軸要素とソケ

では，軸要素 B 端面に，軸要素 B の中心線を軸としットの間の摩擦係数をいずれも 0.52 としている 6)．

た ね じ り モ ー メ ン ト T=10[N.m] を 作 用 さ せ た．

要素の種類は 2 次 4 面体要素であり，かみ合い部周Fig.3(b)の曲げモーメントを受ける場合は，軸要素 A,

辺にはより細かな要素分割を施した．軸要素歯付部

B に支持点がそれぞれ 1 つずつ，接合部上部に圧子周辺の要素分割一例を Fig.5 に示す．

を押し付けることで，3 点曲げモーメントが作用する状況を想定している．支点間距離を 180[mm]とし，3.実験方法支持点底面の変位を完全拘束し，圧子には鉛直方向3.1 試験片SocketShaft A

Shaft B

Tensile load
F=300[N]重，ならびにねじりモーメントを負荷する場合にはFig.2 曲げモーメント作用時には Fig.4 に示す寸法，
Fig.2，

Load F=300[N]Socket形状に加工した試験片をそれぞれ用いた．また，ソ形状に加工した

Shaft B

ケットにはひずみゲージのリード線を通す
ケットにはひずみゲージのリード線を通すために幅Distance between supported points L=180[mm]

Supported 6[mm], 高さ 4[mm]の溝加工を施した．そのため，主
point

Shaft A
Supported
point

み分布測定実験を行った．試験片材料には機械構造
用炭素鋼 S35C を用い，軸要素は引張および圧縮荷(a) Case where tensile load is appliedIndenter

FEM 応力解析結果の妥当性検証を目的とし，ひず(b) Case where bending moment is applied
Fig.3 Model for analysis

要部外径を既存型のφ
要部外径を既存型のφ18.5からφ22 に変更している．
3.2 ひずみ分布測定実験
ひずみ測定用のひずみゲージ(共和電業製,
KFG-02-120-C1-11 L1M2R, グリッド長さ 0.2mm)を
Fig.6 に示すように軸要素 A のかみ合い谷部直下に 6(a) Shaft A

枚貼り付け，この貼り付け箇所とソケット溝部が一致するように調整し組み合わせる．組み合わさった状態の歯付軸締結要素を各種試験機に取り付け，荷重を作用させつつ軸方向等のひずみを測定する．
引張および圧縮荷重の負荷は荷重制御による荷重(b) Shaft B
Fig.4 Dimensions and geometries of connecting shaftsin the case where bending moment is applied

速度 80[N/sec]，曲げモーメントの負荷は変位制御による変位速度 0.1[mm/sec]である．試験片が破断するまで荷重を与え，作用荷重値は試験機のロードセル，
ひずみ値はひずみゲージから共和電業製センサイン
タフェース PCD-320A, 300A を介しパーソナルコン
ピュータに記録した．Fig.7 に 3 点曲げ負荷試験の様子を示す．ねじりモーメント負荷の場合のみ，試験

Fig.5 An example of mesh divisions in FEM analysis

片が破断するまでトルク値を手動で徐々に増加させ

55

大塚，志村，峯尾，平間，黒崎：各種荷重下における歯付軸締結要素の力学特性評価
大塚，志村，峯尾，平間，黒崎：各種荷重下における歯付軸締結要素の力学特性評価

り谷近傍には軸方向引張力が加わる一方で，谷からy

深くなるほど，その引張力が減少し，歯付部分の根Strain gauge

元にあたる 1 つ目の谷の部分を起点に曲げモーメン

x

1

2

3

4

5

6

Fig.6 Glued positions and numbering of strain gauges

トが生じるような状況になっていると推察され，変形状態からも同様に歯付部根元を起点に外側へ反る傾向が確認できる．しかし実際の変形は，接合部外周にかぶせたソケットにより軸要素が反る変形は抑えられ，かみ合いが外れることなくかみ合い状態が保たれるものと考えられる．
4.2 圧縮荷重下の応力および変形状態
前述の引張荷重下における評価時と同様に，FEM
応力解析によって得られた圧縮荷重下における応力

Fig.7 Experimental setup for 3-points bending

および変形状態を確認し，かみ合い部周辺の力学特

任意トルク値のせん断ひずみをひずみゲージ(共和[MPa]

電 業製 KFG-2-120-C15-11 L3M2R, グ リ ッド 長さ2mm)により検出した．

Shaft B

Shaft A20

4.結果および考察
4.1 引張荷重下の応力および変形状態
FEM 応力解析によって得られた引張荷重下にお0(a) Mises stress σm

ける応力および変形状態を調査し，接合部周辺の力[MPa]

学特性を評価する．接合部周辺のミーゼス応力 σmのコンター表示を Fig.8(a)に示す．なお，FEM 応力
解析は軸要素 A, B とソケットが組み合わさった状

Shaft B

Shaft A

10

態で行っているが，本節では接合部周辺の力学状態を評価するためソケットを非表示にし，軸要素 A, B
を離して表示している．また，変形状態を観察しやすくするために実寸変形をおよそ 500 倍拡大している．図中の応力値レベルは，白色に近づくほど応力が高く，黒色に近づくほど応力が低くなることを示

Fig.8 Contour of stress at joining parts under tensile load
[MPa]

し，
白色の部分が 20[MPa]以上，黒色の部分で 0[MPa]を意味する．引張荷重下では，図中左側の軸要素 A，-10(b) Normal stress σx

Shaft B

Shaft A4

図中右側の軸要素 B の応力状態の傾向はほぼ一致しており，軸端部から数えて 1 つ目の谷の部分，すな
わち，歯付部根元において顕著な応力集中が生じていることがわかる．
(a) Mises stress σm

また，Fig.8(b)は軸方向垂直応力成分 σx のコンター表示である．図中の応力値レベルは，白色の部分が10[MPa]以上，黒色の部分で-10[MPa]以下を意味する．

Shaft Aig.1 Schematic of roller chain
Shaft B

0

[MPa]

4

軸方向垂直応力成分 σx のコンター表示は Fig.8(a)と類似した応力状態を示しており，垂直応力 σx が支配的であると考えられる．それにくわえ，谷の直下には他の部分より非常に大きな引張応力が生じ，谷か-4ら深くなるにつれ，圧縮応力が支配的となることを(b) Normal stress σx

確認できる．この応力状態から，歯のかみ合いによFig.9 Contour of stress at joining parts under compressive load
Fig.1 Schematic of roller chain3

56

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
東京工業高等専門学校研究報告書（第 44(2)号）

性を評価する．圧縮荷重負荷時の接合部周辺のミーが-50[MPa]以下となっている．軸要素 B では谷直上

ゼス応力 σm のコンター表示を Fig.9(a)に示す．図中

で引張応力，そこから上部表面に近くなるにつれ，の応力値レベルは，白色の部分が 4[MPa]以上，黒色

圧縮応力が支配的な状態を示している．また，歯付の部分で 0[MPa]を示す．軸要素 A，軸要素 B ともに部根元を起点に反り返るような変形しており，この応力状態の傾向はほぼ一致しているが，引張荷重下ことからも谷直上で引張応力，そこから上部表面にのような応力集中は見られず，谷の部分では，ほぼ近くなるにつれ，圧縮応力が支配的になることが推

一様な応力状態となっている．Fig.9(b)は軸方向垂直察される．

応力成分 σx のコンター表示である．この場合の応力値レベルは白色の部分が 4[MPa]以上，黒色部分で4.4 ねじりモーメント下の応力および変形状態-4[MPa]以下を意味する．谷部分にはほぼ均等に圧縮

これまでと同様に，FEM 応力解析結果によるねじ応力が生じているが，応力集中は見られない．圧縮

りモーメント下の応力および変形状態から，かみ合

荷重を受ける場合は，軸要素が互いに先端部分で押い部周辺における力学特性を評価する．Fig.11(a)のし合い，歯付部分の根元で荷重を負担する状態とな

ねじりモーメント下における応力 σm コンター表示っており，その結果，歯のかみ合い部分では応力ののスケールは，白色部分が 100[MPa]以上，黒色部分発生が減少するものと考えられる．

で 0[MPa]を示している．変形状態は実寸変形のおよ
そ 40 倍の表示である．軸要素 A, B ともに応力状態

4.3 曲げモーメント下の応力および変形状態の傾向はほぼ一致しており，歯付部根元および先端引張および圧縮荷重を受ける場合と同様に，FEMにおいて顕著な応力集中が確認できる．また，

応力解析結果による曲げモーメント下の応力およびFig.11(b)はねじりモーメント下のせん断応力成分 τxy

変形状態を観察し，かみ合い部周辺における力学特のコンター表示であり，白色部分が 40[MPa]以上，性を評価する．曲げモーメント負荷時の接合部周辺

黒色部分で-40[MPa]以下を示す．歯付部根元においのミーゼス応力 σm のコンター表示を Fig.10(a)に示す．

て，軸要素 A の手前側では下方向を意味する負の成図中の応力値レベルは，白色の部分が 100[MPa]以上，分，奥側では上方向を示す正の成分がそれぞれ支配

黒色の部分で 0[MPa]を指す．変形状態は実寸変形の的になっている．すなわち，軸要素の奥側から手前

およそ 40 倍表示である．また，本節においても，ソ側にねじられ，特に歯付部根元付近では，主な変形

ケットを非表示にし，軸要素同士を離して表示して状態がせん断であることを示唆している．ねじりモ

いる．軸要素 A では応力集中は見られないが，軸要ーメント受ける場合では，かみ合い部根元付近を起素 B においては，1 つ目の谷の部分において著しい点にねじり破壊するものと推察される．

応力集中を確認できる．さらに Fig.10(b)より，軸方以上より， 圧縮を除く全ての荷重形態で歯付部根向垂直応力成分 σx のコンター表示を確認する．応力元付近の応力集中が予想され，この部分の力学状態

値レベルは白色部分が 50[MPa] 以上，黒色部分の改善が今後の課題となるであろう．

[MPa]

Shaft A

Shaft B(a) Mises stress σm
Fig.2 Model for analysis
Shaft B

Shaft A0

Shaft B(a) Mises stress σm

[MPa]

50

Shaft B

100

0
[MPa]

40

Shaft A

Shaft A(b) Normal stress σx

[MPa]

100

-50

Fig.10 Contour of stressat joiningparts
under bending moment
Fig.2
Model foranalysis-40(b) Shearing stress τxy
Fig.11 Contour of stress at joining parts under torsional moment(b) Normal stress σx

Normal stress σx

Fig.2 Model for analysis

Fig.2 Model for analysis

大塚，志村，峯尾，平間，黒崎：各種荷重下における歯付軸締結要素の力学特性評価
大塚，志村，峯尾，平間，黒崎：各種荷重下における歯付軸締結要素の力学特性評価

57

4.5 実験結果と解析結果との比較
解析結果の妥当性検証のため，前述した実験方法で測定したひずみと解析結果のひずみによる両者の分布を比較する．本解析は線形静解析であるため，弾性範囲内の荷重値におけるひずみ分布を対象とし，引張荷重および圧縮荷重下では 6[kN]，曲げモーメ
ントを受ける場合では圧子による押し下げ荷重
300[N](曲げモーメント 13.5[N.m]相当)，ねじりモー(b) Shaft B side(a) Shaft A side
Fig.13 Fracture state in the case of tensile experiment

メント下では 20[N.m]のトルク値におけるひずみ値を用いた．紙面の都合上，ここでは引張荷重およびねじりモーメントが作用する場合のひずみ分布の比較を示す．
Fig.12(a)は引張荷重下のひずみ分布である．縦軸は軸方向垂直ひずみ εx[μstrain]，横軸はひずみゲージの貼り付け位置を意味する．図中の実験結果のひず(a) Shaft A side(b) Shaft B side

みは 4 回の実験結果の平均値を，解析結果のそれはFig.14 Fracture state in the case of 3-points bending test

ひずみゲージの貼り付け位置に相当する要素ひずみ

け位置によっては数値的に差異が見られるが，傾向値を用いた．この図から全ての測定箇所のひずみ値としては一致していることがわかる．割愛した圧縮

は，実験結果の方が低い値を示す傾向にある．特に荷重および曲げモーメント負荷の場合のひずみ分布

貼り付け位置 1，5，6 では他の測定箇所に比べ，実においても，実験結果と解析結果との両者に定性的験結果と解析結果との間に若干の数値的差異が見ら一致が見られることを確認している．

れるが，全体のひずみ分布の傾向は類似している．

また，引張荷重下のひずみ分布測定実験において，Fig.12(b)はねじりモーメントを受ける際のひずみ継手が破壊するまで負荷を与えた 5 回の実験のうち，分布を示す．縦軸はせん断ひずみ γxy[μstrain]，横軸

4 回は軸要素 B の歯付部根元で，1 回は軸要素 A のはひずみゲージの貼り付け位置である．実験結果の歯付部根元で破壊する結果となった．両軸要素の破ひずみ値は 6 回の実験結果の平均値を用いた．実験

壊状態を Fig.13 に示す．破壊箇所と FEM 応力解析

結果と解析結果との両者には，ひずみゲージ貼り付

結果における応力集中箇所に一致が見られる．くえ
えて，3 点曲げ試験の破壊箇所と FEM 応力解析結果

Normal strain εx[μstrain]

500
Experimental result

400

Analytical result

300以上より，ひずみ分布測定実験と FEM 応力解析

Strain gauge

100

1 2 3 4 5

1

2

によるひずみ分布の定性的一致に加え，試験片の破63
4Gauge position

56(a) Case where tensile load is applied
Shearing strain γxy [μstrain]

両者は一致している．3 点曲げ試験における試験片の破壊状態を Fig.14 に示す．

2000による応力集中箇所も軸要素 B の歯付部根元であり，

壊状態と FEM 応力解析による応力状態には関連性が示唆され，本解析方法およびその結果が妥当であると考えられる．

0
Experimental result

-500

5.結言

Analytical result

本研究では，歯付軸締結要素の力学特性を明らか-1000にするために，引張，圧縮，曲げ，ねじりが作用す
Strain gauge

-1500
-2000

1

1

2

6

の差異が接合部周辺の力学特性に及ぼす影響を調査，6考察した．くわえて，各種荷重下におけるひずみゲ

2 3 4 53
4
5
Gauge position

る場合を想定した FEM 応力解析を行い，荷重形態(b) Case where torsional moment is applied
Fig.12 Comparison between experimental result andanalytical one concerning strain distribution

ージを用いたひずみ分布測定実験ならびに破壊実験を実施し，解析方法の妥当性を確認した．得られた知見を以下に記す．

5

58

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
東京工業高等専門学校研究報告書(1) 引張荷重下では，軸要素 A および軸要素 B の応

（第 44(2)号）

謝辞

力状態はほぼ一致しており，軸要素同士がかみ合

本研究は株式会社エクセル会長の峯尾一幸氏，同い部で互いに引っ張り合うことで，歯付部根元に社の平間隆之氏の多大なる御支援のもとに行われた．

おいて顕著な応力集中を生じ，谷近傍では引張応

ねじり試験の実施に際しては，東京都立産業技術高力，谷から離れるにつれて圧縮応力が支配的な応等専門学校荒川キャンパスの田宮高信先生，鈴木拓

力状態になるものと推察される．

雄先生，宮川睦巳先生に御協力いただいた．また，(2) 圧縮荷重を受ける場合は，互いの軸要素の応力

本研究の一部は平成 22 年度大学コンソーシアム八状態はほぼ同様，かつ，一様であり，軸要素同士

王子産学共同研究助成事業による補助を受けた．こが歯付部先端で互いに押し合い，この部分で荷重こに記して関係者各位に謝意を表する．

負担することから，かみ合い部には応力集中は生
じないものと考えられる．
(3) 曲げモーメントを負荷した際は，二つの軸要素の応力状態は大きく異なり，特に軸要素 B の歯

参考文献
1) 鉄筋コンクリート工学, オーム社, (2000)
2) 黒崎茂, 深澤正寿, 峯尾一幸 : 東京工業高等付部根元において著しい応力集中が見られ，谷直専門学校研究報告書, Vol.41(1), (2010), 35-39.

上で引張応力，そこから上部表面に近くなるにつ

3) 大田友気, 黒崎 茂, 峯尾一幸 : 第 41 回応力・れ，圧縮応力が支配的な応力状態になると予想さ

ひ ず み 測定 シ ン ポジ ウ ム講 演 論文 集 , (2010),

れる．

123-128.

(4) ねじりモーメント下では，互いの軸要素の応力

4) 大塚

仁, 志村

穣, 黒崎

茂, 峯尾一幸, 平間

状態はほぼ一致しており，歯付部根元において顕隆之 : 日本設計工学会 2012 年度春季大会研究発

著な応力集中を生じるとともに，せん断応力が支表講演会講演論文集, (2012), 25-26.

配的な状態と推察される．
(5) 対象とした全ての荷重形態において，実験により測定したひずみ分布と解析結果によるひずみ
分布の傾向が概ね一致することを確認した．くわえて，引張荷重および曲げモーメントを受ける場

5) 大塚

仁, 志村

穣, 黒崎

茂, 峯尾一幸, 平間

隆之 : 日本機械学会関東支部・精密工学会共催
山梨講演会講演論文集, (2012), 208-209.
6) 機械工学便覧 基礎 α2 機械工学, 日本機械学会編,(2004), 27.

合の破壊箇所と解析結果上の応力集中箇所が一致することを示した．これらの実験結果と解析
結果との関連性より，本解析方法が十分に妥当性を有するものと考えられる．

（平成25年１月７日

受理）

東京工業高等専門学校研究報告書

59

第44（2）号，2013ࡑࠗࠢࡠ㗔ၞߦ߅ߌࠆ៺ᡂ․ᕈ

マイ㧔╙クロ領域における摩擦特性3 ႎ㧦៺ᡂᒻᘒߩㆫ⒖ㆊ⒟㧕
（第３報：摩擦形態の遷移過程）

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FrictionCharacteristics
Characteristics ofofMicro
Area
Friction
Micro
Area
(3rd
Report:Transition
ProcessofFrictionMode)（3rd Report: Transition Process of Friction
Mode）

航*4

Katsumi Kenji
FUKUDA，Mitsuo
KOBAYASHI，Kenji
SUZUKI，
Katsumi FUKUDA, Mitsuo KOBAYASHI,SUZUKI, Kei IMUTA
and Wataru SHIGEYAMAKei IMUTA and Wataru SHIGEYAMA
Recently, many kinds of micro machine technologies have been improved day by day. Then
Recently, many kinds of micro machine technologies have been improved day by day. Thentribological properties have become important problems. The purpose of this work was totribologicalreproduce
properties
have become
important
thiswork wasto ofreproduce
a friction
phenomena
in micro problems.
scale order The
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curvatureradiusa friction phenomena
in
micro
scale
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of
tip
is
0.5
tip is 0.5[μm] and 5[μm], and synthetic silica wafer. The result shows, the friction coefficient[μm] and5 [μm], andsynthetic
silicaloads.
wafer.
The resultshows,
friction
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on normal loads.
depends
on normal
Moreover,transitionof thefriction
modecoeﬃ
ascribablenormal load.
Moreover, transition of friction mode ascribable to normal load.
Keywords:
MicroFriction,
Tribology,Curvature
Friction, Curvature
RadiusTip, Micro
Machine,Keywords : Micro
Tribology,
Radius ofTip, of
Micro
Machine2㧚࠻࡜ࠗࡏࡠࠫ࡯

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2.1.2 ಝ⌕⺑ធ⸅ߔࠆ࿕૕ߩ⌀ታធ⸅ㇱߢߪ㧘⴫㕙ߩಽሶ߿ේሶ߇੕޿ߦജࠍ෸߷ߒว޿㧘ኒ⌕ߒࠃ߁ߣߔࠆ
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60

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
᧲੩Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ⎇ⓥႎ๔ᦠ㧔╙
44㧔㧞㧕ภ㧕ߣߒߡ௛ߊ㧚ߎߩಝ⌕ജߩ⿠࿃ߣߒߡߪ㧘‛૕ห⟎ߪ㧘࠙ࠛࡂࠍ࿕ቯߒߡ৻ቯㅦᐲߢ㚟േߔࠆࠬ࠹

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ജߥ⺑ߣߐࠇߡ޿ࠆ㧚

3.2 ᐔⴕᐔ᧼᧼߫ߨ
Fig.2 ߦᐔⴕᐔ᧼᧼߫ߨߩᄖⷰࠍ␜ߔ㧚ᧄ⹜㛎ߢ

2.1.3 ជࠅ⿠ߎߒ៺ᡂ

૶↪ߒߚᐔⴕᐔ᧼᧼߫ߨߪ㧘ࠫࡘ࡜࡞ࡒࡦߩࡉࡠ

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2.2 ࡑࠗࠢࡠ࠻࡜ࠗࡏࡠࠫ࡯2)
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ࠆ㧚଀߃߫৻ㄝߩ㐳ߐࠍ 1 ߣߔࠆ┙ᣇ૕ࠍ 1/100߹ߢᓸዊൻߔࠆ႐วࠍ⠨߃ࠆ㧚┙ᣇ૕ߩኸᴺࠍ
1/100 ୚ߦߒߚ႐ว㧘⴫㕙Ⓧߪኸᴺߩ 2 ਸ਼ߦᲧ଀ߔࠆߚ߼ 1/104 ୚ߣߥࠅ㧘
૕Ⓧߪኸᴺߩ 3 ਸ਼ߦᲧ଀ߔࠆߚ߼ 1/106 ୚ߣߥࠆ㧚ߎߩࠃ߁ߦ㧘
ኸᴺࠍ 1/100

Fig. 1 Experimental Setup୚ߒߚߣ߈ߩ㕙Ⓧߣ૕Ⓧ߇ᄌൻߔࠆഀวߦߪ㧘100୚߽ߩ㆑޿߇↢ߓࠆߎߣ߇ಽ߆ࠆ㧚߹ߚ㧘‛૕ߦ௛ߊ㊀ജߪߘߩ‛૕ߩ૕ⓍߦᲧ଀ߒ㧘‛૕⴫㕙ߦ߅ߌࠆಝ⌕ജߪ‛૕ߩធ⸅㕙ⓍߦᲧ଀ߔࠆ㧚ߟ߹ࠅ㧘┙ᣇ૕ߩኸᴺ߇ 1/100 ୚ߦߥࠆߣಝ⌕ജߪ㊀ജߦᲧߴߡ 100 ୚ߩᒝߐߢᓇ㗀ࠍ෸߷ߒ㧘ኸᴺ߇
1/1000 ୚ߦߥࠆߣ 1000 ୚ߩᒝߐߢᓇ㗀ࠍ෸߷ߔ㧚ߎߩࠃ߁ߦ㧘ࡑࠢࡠ㗔ၞߢߪήⷞߐࠇߡ޿ߚಝ⌕Fig.2 Parallel Leaf Springജ߇ࡑࠗࠢࡠ㗔ၞߢߪ㗼࿷ൻߔࠆߚ߼㧘៺ᡂ⃻⽎ߦ߅޿ߡ⇣ߥࠆ᜼േࠍ␜ߔ߽ߩߣ⠨߃ࠆ㧚

3.3 ⹜㛎ᣇᴺᧄ⹜㛎ߪ㧘ᐔⴕᐔ᧼᧼߫ߨߩవ┵ߦขࠅઃߌߚ

3㧚⹜㛎࠳ࠗࡗࡕࡦ࠼⸅㊎ࠍ㚟േࠬ࠹࡯ࠫ਄ߦ࿕ቯߒߚࠟ

3.1 ⹜㛎ⵝ⟎࡜ࠬ࠙ࠛࡂ⴫㕙ߦ᛼ઃߌࠆߎߣߢု⋥⩄㊀ࠍ⽶⩄

Fig.1 ߦ⹜㛎ⵝ⟎ߩ᭎ⷰࠍ␜ߔ㧚⹜㛎ⵝ⟎ో૕ߪ㧘ᄖㇱ߆ࠄߩᝄേࠍ㒰෰ߔࠆߚ߼ߦ㒰ᝄบߩ਄ߦ⸳
⟎ߒ㧚⹜㛎ߪࠢ࡝࡯ࡦࡉ࡯ࠬౝߢⴕߞߚ㧚⹜㛎ⵝߒ㧘㚟േࠬ࠹࡯ࠫࠍ㨅ゲᣇะߦ⒖േߐߖࠆߎߣߦ
ࠃߞߡߒࠀ߁േߐߖߚ㧚

福田，小林，鈴木，藺牟田，繁山：マイクロ領域における摩擦特性（第３報） 3 ႎ㧕⑔↰㧘ዊᨋ㧘㋈ᧁ㧘⮹—↰㧘❥ጊ㧦ࡑࠗࠢࡠ㗔ၞߦ߅ߌࠆ៺ᡂ․ᕈ㧔╙

61

3.4 ⹜ᢱ߅ࠃ߮⹜㛎᧦ઙᧄ⹜㛎ߢ૶↪ߒߚ⹜ᢱߪ㧘⚿᥏㕙㧘⚿᥏ᣇะߥ⧷ࠟ࡜ࠬ࠙ࠛࡂࠃࠅචಽߦ⎬ߊ㧘៺⠻߿ᄌᒻࠍή
ⷞߔࠆߎߣ߇ߢ߈ࠆ࠳ࠗࡗࡕࡦ࠼⸅㊎ߢ޽ࠆ㧚
Table 1 ߦ⹜ᢱߩ⹦⚦ࠍ㧘Table 2 ߦ⹜㛎᧦ઙࠍ␜ߔ㧚ߥ߅㧘ᧄ⹜㛎ߩ㔓࿐᳇ߪᄢ᳇ਛߣߒߚ㧚

Friction Coefficientߤࠍ⠨ᘦߔࠆᔅⷐߩߥ޿⍹⧷ࠟ࡜ࠬ࠙ࠛࡂߣ㧘⍹1.0
R=0.5[μm]

0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0

Table 1 Details of Sample
50 [mm]Ra

0.005 [μm]㪚㫆㫄㫇㫆㫊㫀㫋㫀㫆㫅

SiO2

㪛㫀㪸㫄㫆㫅㪻㩷㪫㫀㫇㪚㫌㫉㫍㪸㫋㫌㫉㪼㩷㪩㪸㪻㫀㫌㫊㩷㫆㪽㩷㪫㫀㫇

0.5, 5.0 [μm]㪘㫅㪾㫃㪼㩷㫆㪽㩷㪫㫀㫇

57 [deg]

Table 2 Experimental Condition㪫㪼㫄㫇㪼㫉㪸㫋㫌㫉㪼25±1 [㷄]㪩㪼㫃㪸㫋㫀㫍㪼㩷㪟㫌㫄㫀㪻㫀㫋㫐50±10 [%]

㪝㫉㫀㪺㫋㫀㫆㫅㩷㪭㪼㫃㫆㪺㫀㫋㫐118 [μm/s]

㪝㫉㫀㪺㫋㫀㫆㫅㩷㪫㫀㫄㪼

20 [s]

㪪㪸㫄㫇㫃㫀㫅㪾㩷㪧㪼㫉㫀㫆㪻

0.005 [s]

200

300

Fig.3 Relationship between Friction Coefficient andNormal Load (R = 0.5[μm])2.5Groove Depth [μm]㪛㫀㪸㫄㪼㫋㪼㫉

㪪㫐㫅㫋㪿㪼㫋㫀㪺㪪㫀㫃㫀㪺㪸
㪮㪸㪽㪼㫉

100

Normal Load [mN]

R=0.5[μm]

2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0

100

200

300

Normal Load [mN]4㧚⹜㛎⚿ᨐ߅ࠃ߮⠨ኤ
4.1 ៺ᡂଥᢙߣု⋥⩄㊀ߣߩ㑐ଥ㧔R = 0.5[μm]㧕

Fig.4 Relationship between Groove Depth andNormal Load (R = 0.5[μm])Fig.3 ߦ៺ᡂଥᢙߣု⋥⩄㊀ߣߩ㑐ଥࠍ㧘Fig.4
ߦ៺ᡂ∥ᷓߐߣု⋥⩄㊀ߣߩ㑐ଥࠍ␜ߔ㧚Fig.5 ߩ౮⌀(A)(B)ߪߘࠇߙࠇ Fig.6 ߦ߅ߌࠆ㗔ၞ

Fig.3㧘Fig.4 ࠃࠅ㧘ု⋥⩄㊀ߩჇടߦ઻ߞߡ៺ᡂ

(A)(B)ߦኻᔕߒߡ޿ࠆ㧚߹ߚ㧘Fig.7 ߦု⋥⩄㊀ଥᢙ߇✢ᒻ⊛ߦ਄᣹ߒߡ߅ࠅ㧘៺ᡂ∥ᷓߐߣߣ߽

240[mN]ߢ⹜㛎ࠍⴕߞߚ႐วߩ៺ᡂ∥ߩ౮⌀ 2 ⒳ߦჇᄢߒߡ޿ࠆߎߣ߇ಽ߆ࠆ㧚Fig.3 ߩု⋥⩄㊀ߩ

㘃ࠍ㧘Fig.8 ߦห⩄㊀ߦ߅ߌࠆ៺ᡂଥᢙߣ៺ᡂᤨ㑆Ⴧടߦ઻ߞߡ៺ᡂଥᢙ߇਄᣹ߒߚේ࿃ߣߒߡߪ㧘ߣߩ㑐ଥࠍ␜ߔ㧚Fig.7 ߩ౮⌀(C)(D)ߪߘࠇߙࠇ

࠳ࠗࡗࡕࡦ࠼⸅㊎(એਅ⸅㊎)߇⍹⧷ࠟ࡜ࠬ࠙ࠛࡂ

Fig.8 ߩ㗔ၞ(C)(D)ߦኻᔕߒߡ޿ࠆ㧚(એਅ࠙ࠛࡂ)ߦᷓߊ㘩޿ㄟ߻ߎߣߢជࠅ⿠ߎߒᛶ

ု⋥⩄㊀߇ 0[mN]㨪150[mN]ߩ㗔ၞߢߪ Fig.5(A)᛫߇Ⴧᄢߒߚߚ߼㧘޽ࠆ޿ߪ⸅㊎ߣߩធ⸅㕙Ⓧ߇

ߩࠃ߁ߥ៺ᡂ∥߇ⷰኤߐࠇߚ㧚ߎߩ៺ᡂ∥ߢߪ⸅Ⴧടߔࠆߎߣߢಝ⌕ജ߇Ⴧᄢߒߚߚ߼ߣ⠨߃ࠆ㧚㊎ߣߩធ⸅ߦࠃࠆ႟ᕈᄌᒻ߇ⷰኤߢ߈㧘⸅㊎ߣ࠙߹ߚ㧘ု⋥⩄㊀߇⚂ 180[mN]એ਄ߩ㗔ၞߢߪ㧘หࠛࡂߣ߇ኒ⌕ߒߡ៺ᡂߒߡ޿ࠆߎߣ߆ࠄ㧘ߎߩ႐৻⹜㛎ਛߦ 2 ⒳㘃ߩ៺ᡂଥᢙ߇಴⃻ߒߚ߇㧘ߎࠇวߪಝ⌕߇ᡰ㈩⊛ߥ៺ᡂᒻᘒߢ޽ࠆߣ⠨߃ࠆ㧚ߪ៺ᡂᒻᘒߩㆫ⒖߇ᓇ㗀ߒߡ޿ࠆ߽ߩߣផኤߔࠆ㧚ု⋥⩄㊀߇ 130[mN]㨪180[mN]ߩ㗔ၞߢߪ
Fig.5(B)ߩࠃ߁ߥ៺ᡂ∥߇ⷰኤߐࠇߚ㧚ߎߩ៺ᡂ∥4.2 SEM ߦࠃࠆⷰኤ㧔R = 0.5[μm]㧕
⸅㊎ߩవ┵ᦛ₸ඨᓘ߇ 0.5[μm]ߩ႐วߩ៺ᡂᒻ
ᘒࠍ᣿ࠄ߆ߦߔࠆߚ߼ߦ㧘SEM ࠍ↪޿ߡ៺ᡂ∥ߩⷰኤࠍⴕߞߚ㧚Fig.5 ߦု⋥⩄㊀ 150[mN]ߢ⹜㛎ࠍⴕߞߚ႐วߩ៺ᡂ∥ߩ౮⌀ 2 ⒳㘃ࠍ㧘Fig.6 ߦห⩄㊀ߦ߅ߌࠆ៺ᡂଥᢙߣ៺ᡂᤨ㑆ߣߩ㑐ଥࠍ␜ߔ㧚ߢߪࠢ࡜࠶ࠢ⁁ߩ⎕უ߇ᄢ߈ߊ↢ߓߡ޿ࠆߎߣ߆
ࠄ㧘ߎߩ႐วߪជࠅ⿠ߎߒ߇ᡰ㈩⊛ߥ៺ᡂᒻᘒߢ
޽ࠆߣ⠨߃ࠆ㧚

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
᧲੩Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ⎇ⓥႎ๔ᦠ㧔╙
44㧔㧞㧕ภ㧕62ု⋥⩄㊀߇ 130[mN]㨪150[mN]ߩ⩄㊀㗔ၞߢߪ

150[mN]

Fig.5(A)(B)ਔᣇߩ៺ᡂ∥߇ⷰኤߐࠇߚ㧚Fig.6 ࠃࠅ㧘ߎߩ⩄㊀㗔ၞߢߪ 1 ࿁ߩ៺ᡂ⹜㛎ਛߦ(A)(B)ਔᣇ
ߩ៺ᡂᒻᘒ߇੤੕ߦ಴⃻ߒߡ޿ࠆߎߣ߇ಽ߆ࠆ㧚ߎߩߎߣ߆ࠄ㧘130[mN]㨪150[mN]ߩ⩄㊀㗔ၞߪಝ⌕៺ᡂ߇ᡰ㈩⊛ߥ៺ᡂᒻᘒ߆ࠄជࠅ⿠ߎߒ៺ᡂ߇
ᡰ㈩⊛ߥ៺ᡂᒻᘒ߳ߩㆫ⒖㗔ၞߢ޽ࠆߣផኤߔࠆ㧚એ਄ߩ⚿ᨐ߆ࠄ㧘ု⋥⩄㊀߇ 0[mN]㨪180[mN](A)ߩ⩄㊀㗔ၞߢߪ㧘ૐ⩄㊀ၞߦ߅޿ߡಝ⌕៺ᡂ߇ᡰ(B)㈩⊛ߢ޽ࠅ㧘⩄㊀ߩჇടߦ઻ߞߡជࠅ⿠ߎߒ៺ᡂ
ߩᓇ㗀߇ᒝߊߥࠅ㧘㜞⩄㊀ၞߢߪជࠅ⿠ߎߒ៺ᡂ

Fig.5 Friction Groove (150[mN], R = 0.5[μm])߇ᡰ㈩⊛ߦߥࠆ߽ߩߣ⠨߃ࠆ㧚ု⋥⩄㊀߇ 180[mN]એ਄ߩ㗔ၞߢߪ㧘㜞ૐ 2 ⒳Friction Coefficient

1.0

150[mN]0.8㘃ߩ៺ᡂଥᢙ߇಴⃻ߒߡ޿ࠆ㧚ߎߩ߁ߜૐ޿៺ᡂ
ଥᢙࠍ␜ߒߚ㗔ၞߢߪ Fig.7(C)ߩࠃ߁ߥ៺ᡂ∥߇

0.6
(A)

0.4

(B)

(A)

ⷰኤߐࠇߚ㧚ߎߩ៺ᡂ∥ߪࠢ࡜࠶ࠢ⁁ߩ⎕უ߇ᄢ߈ߊ⊒↢ߒߡ޿ࠆߎߣ߆ࠄ㧘ជࠅ⿠ߎߒ៺ᡂ߇ᡰ

0.2
0.0

㈩⊛ߥ៺ᡂᒻᘒߢ޽ࠅ㧘Fig5(B)ߣห᭽ߢ޽ࠆߣ⠨Time [s]߃ࠆ㧚Fig.6 Relationship between Friction Coefficient and㜞޿៺ᡂଥᢙࠍ␜ߒߚ㗔ၞߢߪ Fig.7(D)ߩࠃ߁
ߥ៺ᡂ∥߇ⷰኤߐࠇߚ㧚ߎߩ៺ᡂ∥ߦߪ⸅㊎ߣߩFriction Time (150[mN], R = 0.5[μm])ធ⸅ߦࠃࠆ႟ᕈᄌᒻ߇⏕⹺ߢ߈㧘ࠬ࠹ࠖ࠶ࠢ㨯ࠬ࡝࠶ࡊ⃻⽎ߢ޽ࠆߣ⠨߃ࠄࠇࠆ៺ᡂ∥߇ⷰኤߐࠇߚ㧚

240[mN]߹ߚ㧘៺ᡂ∥ߩ✼ߦߪࠢ࡜࠶ࠢ⁁ߩ⎕უ߽ⷰኤߐ
ࠇࠆߎߣ߆ࠄ㧘ߎߩ႐วߪಝ⌕៺ᡂߣជࠅ⿠ߎߒ
៺ᡂߩਔᣇ߇ᒝߊᓇ㗀ߒߚ៺ᡂᒻᘒߢ޽ࠆߣ⠨߃ࠆ㧚߹ߚ㧘Fig.8 ࠃࠅ 1 ࿁ߩ៺ᡂ⹜㛎ਛߦ(C)(D)ߩ
ਔᣇߩ៺ᡂᒻᘒ߇੤੕ߦ಴⃻ߒߡ޿ࠆߎߣ߽ಽ߆
ࠆ㧚ߎߩߎߣ߆ࠄ㧘ု⋥⩄㊀߇ 180[mN]એ਄ߩ㗔ၞߪ㧘ជࠅ⿠ߎߒ៺ᡂ߇ᡰ㈩⊛ߥ៺ᡂᒻᘒ߆ࠄಝ

(C)

(D)

Low Friction CoefficientHigh Friction Coefficient⌕៺ᡂߣជࠅ⿠ߎߒ៺ᡂߩਔᣇ߇ᒝߊᓇ㗀ߔࠆ៺ᡂᒻᘒ߳ߩㆫ⒖㗔ၞߢ޽ࠆߣផኤߔࠆ㧚⸅㊎ߣߩធ⸅ߦࠃࠆ႟ᕈᄌᒻߪ㧘ု⋥⩄㊀߇

Fig.7 Friction Groove (240[mN], R = 0.5[μm])150[mN]એਅߩ㗔ၞߣ 180[mN]એ਄ߩ㗔ၞߦ߅޿

Friction Coefficientߡ⊒↢ߒߡ޿ࠆ㧚180[mN]એ਄ߩ㗔ၞߢౣ߮႟ᕈ
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0

240[mN]ᄌᒻ߇⊒↢ߒߚේ࿃ߣߒߡ㧘ߒࠀ߁േߦࠃࠆ៺ᡂ

(D)

ᾲߩ⊒↢߿⌀ታធ⸅ㇱߦ߅޿ߡಝ❗ߒߚ᳓ಽሶߩ
ᓇ㗀╬߇⠨߃ࠄࠇࠆ 5)㧚ߎࠇߦࠃࠅ㧘⸅㊎ߪ࠙ࠛ

(C)

(C)

ࡂߦᷓߊ㘩޿ㄟߺߥ߇ࠄ߽႟ᕈᄌᒻߦࠃߞߡኒ⌕ߒߚ⁁ᘒߢ៺ᡂߔࠆߚ߼ߦ㧘ᒝ޿ជࠅ⿠ߎߒᛶ᛫
0

5

10Time [s]15

20

Fig.8 Relationship between Friction Coefficient andFriction Time (240[mN], R = 0.5[μm])ߣᒝ޿ಝ⌕ജߩਔᣇ߇௛߈㧘៺ᡂଥᢙ߇ᕆ਄᣹ߒ
ߚ߽ߩߣ⠨߃ࠆ㧚

福田，小林，鈴木，藺牟田，繁山：マイクロ領域における摩擦特性（第３報） 3 ႎ㧕⑔↰㧘ዊᨋ㧘㋈ᧁ㧘⮹—↰㧘❥ጊ㧦ࡑࠗࠢࡠ㗔ၞߦ߅ߌࠆ៺ᡂ․ᕈ㧔╙એ਄ߩ⚿ᨐࠍ߹ߣ߼ࠆߣ㧘ࡑࠗࠢࡠ㗔ၞߦ߅ߌࠆ߽ߩߣ⠨߃ࠆ㧚వ┵ᦛ₸ඨᓘ 0.5[μm]ߩ⸅㊎ߣ࠙ࠛࡂߣߩ៺ᡂߩ႐วߢߪ㧘0[mN]㨪130[mN]ߩ⩄㊀㗔ၞߢߪಝ⌕៺ᡂ߇ᡰ㈩⊛ߢ޽ࠆ㧚
130[mN]㨪150[mN]ߩ⩄㊀㗔ၞ߇ಝ⌕៺ᡂ߆ࠄជࠅ⿠ߎߒ៺ᡂ߳ߩㆫ

1.0
Friction Coefficientࠆ៺ᡂߩᒻᘒߪ㧘ု⋥⩄㊀ߩჇടߦ઻ߞߡㆫ⒖ߔ

⒖㗔ၞߢ޽ࠅ㧘150[mN]㨪180[mN]ߩ⩄㊀㗔ၞߢߪ

0.6
0.4
0.2
0

એ਄ߩ⩄㊀㗔ၞߢߪಝ⌕៺ᡂߣជࠅ⿠ߎߒ៺ᡂߩ
ਔᣇ߇ᒝߊᓇ㗀ߔࠆ៺ᡂᒻᘒ߳ߩㆫ⒖㗔ၞߣߥࠅ㧘

2.5

߹ߚ㧘Fig.10 ࠃࠅု⋥⩄㊀ߩჇടߦ઻ߞߡ៺ᡂ∥ᷓߐ߽✢ᒻ⊛ߦჇᄢߔࠆߎߣ߇ಽ߆ࠆ㧚Fig.9 ߩု

Groove Depth [μm]ࠊߕ߆ߢߪ޽ࠆ߇✢ᒻ⊛ߦ਄᣹ߔࠆߎߣ߇ಽ߆ࠆ㧚

R=5[μm]

2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0

⋥⩄㊀߇⚂ 180[mN]એ਄ߩ㗔ၞߢߪ㜞ૐ 2 ⒳㘃ߩ
0.5[μm]ߩ႐ว(Fig.3)ߣᲧセߔࠆߣ௑ะߣߒߡߪ߶
5[μm]ߩ႐วߩᣇ߇✭߿߆ߢ޽ࠆߎߣ߇ಽ߆ࠆ㧚

100

200

300

Normal Load [mN]
Fig.10 Relationship between Groove Depth and៺ᡂଥᢙ߇಴⃻ߒߚ㧚⸅㊎ߩవ┵ᦛ₸ඨᓘ߇ߣࠎߤห᭽ߢ޽ࠆ߇㧘៺ᡂଥᢙߩ਄᣹ߩᐲว޿ߪ

300

Normal Load (R = 5[μm])4.3 ៺ᡂଥᢙߣု⋥⩄㊀ߣߩ㑐ଥ㧔R = 5[μm]㧕

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200
Normal Load [mN]

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Fig.9 ߦ៺ᡂଥᢙߣု⋥⩄㊀ߣߩ㑐ଥࠍ㧘Fig.10

63

Normal Load (R = 5[μm])116[mN]

152[mN](A)(B)

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Fig.11 Friction Groove (116, 152[mN], R = 5[μm])ߎߣߦࠃߞߡ㧘៺ᡂଥᢙߪု⋥⩄㊀ߦࠃࠄߕ৻ቯ

213[mN]ߩ୯ࠍ␜ߔࠃ߁ߦߥࠆ߽ߩߣផኤߔࠆ㧚

(C)

(D)

Low Friction CoefficientHigh Friction CoefficientFig.12 Friction Groove (213[mN], R = 5[μm])東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
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64

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(1985)
2) ቟⮮ᵏਭ㧦ࡑࠗࠢࡠ࠻࡜ࠗࡏࡠࠫ࡯౉㐷㧘↥ᬺ࿑ᦠ㧘(2009)3) ⑔↰ൎᏆ㧘ዊᨋశ↵㧘㋈ᧁஜม㧘ႇ ඳ⾆㧘㘵↰⾆ᄢ㧘ዊỈ⋥᮸㧦ࡑࠗࠢࡠ㗔ၞߦ߅ߌࠆ៺
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(1982)（平成25年１月７日

受理）

東京工業高等専門学校研究報告書

65

第44（2）号，2013

東京工業高等専門学校研究報告書 第 44(2) 号，2013

屋外自律走行ロボットの開発と実証実験
屋外自律走行ロボットの開発と実証実験
多羅尾進*，青木宏之**∗
Development of an Outdoor Autonomous Mobile Robot and Demonstration
Experiments
多羅尾進，青木宏之 ∗∗

Susumu TARAO and Hiroyuki AOKIDevelopment of an Outdoor Autonomous Mobile Robot and Demonstration Experiments

The autonomous mobile robots Takao 1 and Takao 2 aimed at coexisting with human beings are

Susumu TARAO and Hiroyuki AOKI

developed from a collaboration of two departments in Tokyo National College of Technology. To
shorten development time, the robot is designed to be assembled mainly using several effective
The autonomous mobile robots Takao 1 and Takao 2 aimed at coexisting with human beings are developed
commerciallyavailable
modules.
In addition,
robot Colleges mainofcontrol
unit ison thefrom a collaborationof twodepartments
in Tokyothe
National
Technology.
Toimplemented
shorten development
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is designed
be assembled
mainly using
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modules. In
Linux-based
withtoenhanced
scalability.
This several
paper presents
the outline ofthose autonomous
addition, the robot’s main control unit is implemented on the Linux-based system with enhanced scalability.
robots Takao1 and Takao 2, the architecture of the control system hardware and software includingThis paper presents the outline of those autonomous robots Takao1 and Takao 2, the architecture of theimage
application.
The resultsof imagedemonstration
are results
also reported
and arecontrolprocessing
system hardware
and software
including
processingexperiments
application. The
of demonstration
experimentsarealsoreportedandareconsidered
in
terms
of
gyrodometry
andobstacle
avoidance.
considered in terms of gyrodometry and obstacle avoidance.
(Key Word: Autonomous Mobile Robot, Localization, Obstacle Avoidance)
Keyword : Autonomous Mobile Robot, Localization, Obstacle Avoidance

1. はじめにンシステム，その実証実験などについて報告する．

近年，急速に少子高齢化が進んでいる日本においては労働力不足の問題が潜在しているが，この対策の一手法としてロボットが人間の代わりに働くことでその不足を補うことが期待されている．また，高齢者の単身世帯が増える傾向が見られ，今後介護ロボットの必要性が増すことが考えられる．
このようなロボット分野の動向において，ブレイ
クスルーが必要な技術的課題のひとつとして，柔軟に周囲環境に適応できる移動機能を備えた自立・
自律ロボットを構築することが挙げられる．これを念頭に，我々は 2009 年から教育研究プロジェク
ト「八王子未来学」の支援を受け，人間と共存できる自律走行ロボット試作機「高尾 1 号」の開発
1)を開始した ．その実証評価の一環として，同年11 月に開催されたつくばチャレンジ 2009 に参加
して実証試験を行った．以降，継続して開発を進め，その実証評価のためつくばチャレンジ 2010,2011 に参加することを経て，今年度，つくばチャ
レンジ 2012 に参加するに至った．
高尾 1 号で培ってきた自立・自律走行の基本機
能を継承しながらこれに加えて，福祉介護機器への応用に向け，人が搭乗できるコンセプトを付加した自律走行ロボット「高尾 2 号」の開発を 20112)
年から開始した ．本稿では，これまでに開発した高尾 1 号・2 号を概観し，さらに安定した自律走行の実現に向け開発を進めているナビゲーショ*機械工学科**電子工学科

図 1 Simply-constructed early model of Takao 1(a) 2009-2010 model(b) Major components

図 2 Autonomous mobile robot Takao 1

2. 自律走行ロボット高尾 1 号および高尾 2 号
高尾 1 号は，図 1 に示す基本構成から開発が始まった．ノート型パーソナルコンピュータ (以下66

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

PC)，一つのレーザーレンジファインダ (以下 LRF)，
および移動ロボットのベース部分からなる単純な構成となっている．
2·1 高尾 1 号の開発
これを経て，開発されたロボットの外観を図2 に示す．この時点で，LRF(UTM-30LX) を 2式，GPS(Crescent A100) および電子コンパス(Azimuth1000) をそれぞれ 1 式，WEB カメラを 1
式，ロボットに搭載した．各センサが互いに干渉しないよう，センサ間距離を確保し，かつ歩行者からの視認性を確保するため高さ 1400[mm] のセンサ取り付け架台を設置した．これらについて図 2(b)を参照されたい．コントローラとして LinuxOS が搭載された汎用 PC を用いる．

(a) Two laser range ﬁnders(a) 2011 model(b) Oscillating mechanism

図 4 3D range scanning system of TAKAO 1(b) Obstacle scan

図 3 Path ﬁnding process via obstacle detection

図 5 3D-range plots(bird’s eye view)

二つの LRF は図 3(a) のように配置され，この内，水平面に取り付けられた LRF は図 3(b) のよ
うに車体幅より少し大きい矩形探査領域を車体前方左右に 2[deg] 刻みで扇状に展開し，LRF から取得した障害物情報を基に各矩形領域の進行可否を判断する．もう一方の LRF は段差検出用である．
2011 年度は，高尾 1 号について，主に LRF に関して改造が加えられ，かつ慣性センサ (ジャイロおよび加速度センサが内蔵されたもの) が追加された．図 4 に外観を示す．LRF に関しては，図4(b) に示すような首振り機構を用いて LRF を揺動させることで 3 次元測域を可能にした．3 次元測域によりプロットされた地図の例を図 5 に示す．

の JIS 規格 (JIS T9203) に沿うように設計を行う．
ロボットは一般的な電動車椅子にも使用されており，小回りの効く左右独立駆動型移動機構で構成している．ロボット本体の質量は全体で 60[kg]，
搭乗者の体重は上述の通り 80[kg] を想定している．
人の生活環境での使用を考慮して走行速度は最
大 0.8[m/s] とし，電動車椅子の規格から登坂力
10[deg] 以上としてこれらを満たすように設計計算を行なった．同設計計算を経て実際に人搭乗型
自律移動ロボットを製作した．設計段階の三次元
ソリッドモデルと開発された人搭乗型自律走行ロ
ボットの外観を図 6 に示す．
主寸法は縦 980[mm] × 横 600[mm] × 高さ
840[mm]，質量 50[kg](センサ系を含まず) となっている．また，このロボットの駆動モジュールとこれを含んだ移動機構を図 7 に示す．
駆動輪を路面に対し抑えつけて路面追従性を十分確保することに加え，乗り心地向上，および振動による制御系への負担軽減を図るため，移動機
構には，フルトレーリングアーム式サスペンショ

2·2 高尾 2 号の開発
高尾 1 号で得た自律走行の技術を継承しながら，
2011 年度から人搭乗型の高尾 2 号を開発にも取りの組んだ．ロボット機体については，搭乗者の乗り心地を考慮しながら，バリアフリー化が進む屋内
外での走行を想定し，その主寸法は，電動車椅子

多羅尾，青木：屋外自律走行ロボットの開発と実証実験ンが備えられている．このサスペンション方式は，単純な構造によって左右の駆動輪を独立して懸架することが特徴である．駆動モジュールと本体フレームとを接続する軸受には，繰り返しの回転運動に耐え得る金属ブシュを使用している．また，サスペンション本体の取付部が移動できるよう設計されており，搭乗者に合わせた車高およびサスペ
ンション強さに調節可能である．

(a) 3D solid model

67

分して算出したものを用いるシステムを構築しているがまだ開発途中でありつくばチャレンジ 2012での使用は見合せた．屋外においては，絶対位置・姿勢を取得する GPS・電子コンパスなどを併用し，自己位置推定に伴う累積誤差の除去を行う．加えて，Web カメラも取り付けており，これにより白線認識を行う．
モータコントローラとして Okatech 製 TinyPower を使用しており，これを介して左右独立駆動型移動機構に対応したモータの回転数制御を行う．モータコントローラには車体の並進速度および回頭速度の指令値が入力され，同コントローラ
は，これに従って左右の各モータそれぞれに個々の回転数制御を行い，並進および旋回を実行する．

(b) Actual robot

図 6 Rideable autonomous mobile robot Takao 2

図 8 Main elements of Takao 2 control system

図 7 Drive module and assembled mechanism
高尾 2 号の基本的な制御システムの構成を図 83) 4)に示す．効率化のため，ソフトウェアは ROS ,上で開発する方針とした．周囲の人や，物体，障害物などの幾何学的情報を取得するために障害物
回避用の測域センサ LRF を用いる．自律してエレ
ベータ内を含む狭い経路を走行しなければならな
い等，つくばチャレンジ 2012 の課題を参考にしながら，ロボットの周囲 360◦ の障害物を認識するために図 9 に示すよう二つの LRF をロボット左前方，右後方に配置している．
また，駆動輪に取り付けられているロータリエン
コーダからオドメトリ計算により自己位置の推定を行う．なお，この推定の精度を向上させるため，姿勢については後述するように慣性センサ (3DMGX2) 内のジャイロから得られる角速度を時間積

図 9 Sensors layout and 360 degree scan system

3. 全周囲障害物認識とその回避
高尾 2 号はロボット前方と後方に搭載された二つの LRF により，ロボット全周囲にある障害物を認識することができる．この情報を用いて昨年度までの高尾 1 号の障害物回避手法を基にその機能の向上を図った．
二つの LRF より得られる測域データは，レー
ザー光源を原点とした偏角 φ と動径 r で表される
二次元曲座標系上の点群である．これを図 10 に

68

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

示す機体座標系，すなわち高尾 2 号の回転中心を原点とした xy 直行座標系に変換する.

(a)
Coordinate
system of Takao2

図 10

蛇行走行となった．図 11 の B は，ジャイロオド
メトリの軌跡のずれを示しており，これは蛇行走行による累積誤差が原因と考えられる．

(b) Approach to waypoint

Decision pathway and Approach to next
waypoint

図 11

Trajectory of the autonomous mobile robot
in Tsukuba challenge 2012

図 12

Enlarged view of the marked rectangulararea shown in Fig. 11

探索枠は図 10 中に示したような二直線に挟まれた領域となる. この二直線は探索枠の幅 w とロボットの進行角度 θ から次式で表される.

y = xtanθ±w/2cosθ

(1)

式 (1) より，観測された点が探索枠の内側に含まれるかどうかの条件式は式 (2) となる．

|ycosθ − xsinθ| ≤ w/2(2)

式 (2) を用いて，各探索枠内にある点の数をカウン
トし障害物の有無を判断する．また，探索枠の展開
数は最も近い障害物との距離によって決定し，障害物が近ければ近いほど探索枠の数を増やし，進行できる方向を増やす．これにより進行方向を限定し，元の進行方向に最も近い進行可能な枠へ進行する．
さらに障害物との距離に対する探索枠の数や探索枠の幅等は，モードとして複数のパターンが用意してあり，周囲の環境（屋内外等）によって切り替えることにより最適化する．

4. 自律走行実験
実証実験の場として，2009 年度から「つくばチャレンジ」に参加している．ここでは 2012 年度に参加した「つくばチャレンジ 2012」について報告する．同チャレンジでの走行時の GPS 計測値およびジャイロオドメトリの軌跡を図 11 に示す．図 11の A では，周囲環境の磁気等の影響によって電子コンパスの方位が安定せず，それによって進行方
向が常に変動している状態として検出されたため

図 12 は図 11 の四角で囲まれた箇所を拡大したものである．図 12 の C は，WP 到達時の補正後直ぐにジャイロオドメトリの軌跡が GPS の軌跡から大きくずれているところである．そして，C のよ
うな突発的なずれは，図 12 の他に数ヶ所存在していた．これらの原因として，電子コンパスによる姿勢の補正が不適切となっていることが考えられる．そこで予備実験として，ロボットに回頭速度0.4[rad/s] を 4 秒間与えたときのジャイロセンサと電子コンパスの比較を行った．各センサのサンプ
リング時間は，ジャイロセンサが 100Hz，電子コンパスが 10Hz である．その結果，電子コンパス
はジャイロセンサに比べて安定するのに約 2 秒程
遅れることが分かった．この電子コンパスの応答の遅れにより，ロボットが比較的大きな回頭速度を持った状態で WP に到達した場合，電子コンパ
スが真値に至る前の誤った数値で姿勢を補正する

多羅尾，青木：屋外自律走行ロボットの開発と実証実験ことが懸念され，ジャイロオドメトリの補正には使えない．図 12 の D は，目標 WP に到達したとき，前 WP で大幅にずれたジャイロオドメトリの軌跡が GPS 計測値によって補正され，GPS の軌跡上に戻る現象を示している．ジャイロオドメト
リを参照しながら自律走行を行う場合，この現象は期待できない．特に姿勢の補正については今後の課題のひとつである．

4·1 実験走行を通じた考察
高尾 2 号は一般的な電動車椅子と比較すると，重量があるが，駆動輪径が小さく低重心であり，前の自由輪が大径であることが特徴である．主に電子コンパスが不安定な箇所にて，コースから外れてしまい，芝生や土の傾斜など不整地を走行する場面が見受けられたが，低重心化された車体の効果等により高い走破性を発揮した．オリジナルの懸架装置に加え，前の自由輪の大径化と低重心化といった今まで電動車椅子にあまり見られない組
み合わせが功を奏したと考えられる．
また，コース内の白線認識は主に 1) 水平方向
Sobel フィルタ，2) 輝度基準の閾値による抽出，3)
確率的ハフ変換の三つの画像処理を組み合わせて行った．曇りの天気も幸いし，同処理によりコー
ス内の白線を認識できることを確認した．

5. 画像処理による自己位置推定の試行
前述の現ナビゲーションシステムでは，GPS お
よび電子コンパスによって取得された位置姿勢が絶対的なものとして取り扱われ，これらに基づいて次の目標位置を適切に設定できることが前提となっている．しかしながら，走行する周囲環境等に関わらず，GPS および電子コンパスから常に十分
正確な位置姿勢が取得できると考えることはあまり現実的ではない．そこで，GPS や電子コンパスに頼らない自律航法について，この実現に向けたシステムをロボットに実装することも試みている．
一例としてカメラの画像を活用する手法について述べる．概要は以下となる．(1) 事前に一連の走行経路をロボットに搭載されたカメラによって撮影し，比較用の画像として PC に保存しておく．
(2) 自律走行時には，カメラ画像と比較用画像について，それぞれの特徴点を抽出し，次いで互いの共通する特徴点を結び付けてこれに基づいて推定されるロボット自己位置から次の行動を決定する．

69(3) これを逐次繰り返してロボットを進めていく．
画像処理に基づく上記ナビゲーションシステム
をロボットに実装した．同システムは，大きく次の三つのモード：(1) 登録画像取得モード，(2) 登
録画像整理モード，(3) 自律走行モードにより構成
される．まずモード (1) により，自律走行させた
いコースに沿って，一通り手動操作でロボットを走行させ，同時にコースの画像をカメラから取得
する．フレームレート 4[fps] の処理により，取得された画像は BMP 形式として PC に保存・登録される．次にモード (2) では，モード (1) の画像保存・登録処理時に取り込まれた冗長な画像群 (例えば，ロボット停止時に同位置で複数枚保存・登録
されてしまったもの) について，重複していると判断されるものを一つの画像に整理集約するための処理を行う．次いで，最終的な処理となるモード (3) が実際にロボットを自律走行させるためのモードである．登録画像とロボット走行時のカメラ画像とのマッチング処理を行い両画像のずれ量を計算し，これを反映させて次のロボットの進行方向を決定する．カメラ画像と登録画像とのずれ
量が十分小くなったとき，ロボットはその登録画像が撮られた位置に到達したと判断し，登録画像
を次の地点のものに更新して次の地点に向けた移
動動作に移る．
画像のマッチング処理には SURF(Speeded Up
Robust Features) と呼ばれる画像の特徴点抽出手法を用いる．図 13 に SURF を用いた画像マッチ
ング処理の例を示す．これは，それぞれ関係する
二つの画像データについて，SURF 処理を施すことにより，抽出された特徴点が対応するもの同士
で関連付けられ，それらが直線で結ばれるデモン
ストレーションの一例である．

図 13 A result of SURF image matching

70

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

本ナビゲーションシステムによる予備実験を東京高専構内の次の四つのコース 1∼4 で行った．図14 にそれらコースの内，コース 2 およびコース 3について例として示す．
・コース１：図書館棟前からくぬぎだ会館前までのほぼ直線コース（50m）・コース２：生協食堂前から東京高専第１寮前までのゆるやかな左カーブを含むコース（80m）
・コース３：くぬぎだ会館前から１棟南側駐車場
までの左 90 度ターンを含むコース（100m）
・コース４：専攻科棟前から第１体育館前までの
右 90 度ターンを含むコース（30m）
結果は，コース 1，2，4 についてはスタート地
点からゴール地点まで SURF 処理を介した自律走行に成功した．また，コース 3 については 70m 付
近でコースアウトしてしまったが，その原因は画像処理そのものの問題ではなく，ロボット走行時の振動から HDD を保護するために PC が自動停止したためであった．HDD を振動の影響が受けにく
い SSD に置き換えることにより，コース 3 の自律走行も成功に導くことが十分可能と考えられる．

行われるため，その画像からは 3 次元の情報が十分に得られない．本実験において，コース進行方
向前後に対して誤差が生じやすい傾向が見られた．
これを踏まえ，ステレオ視するカメラ構成で処理を行うよう，対策に取り組んでいる段階である．

6. おわりに
自律走行ロボット高尾 1 号・2 号の開発を行い，
高尾 2 号については，そのナビゲーション用制御
システムを新規に ROS 上に構築してロボットに実装した．同システムの WP 巡回，ジャイロオドメト
リベースの自己位置推定について改善を図り，その実証実験を行った．走行距離の記録更新 (685m)は達成できたものの特にジャイロオドメトリの補正手法について信頼できるものにする必要がある．
加えて GPS，電子コンパスに頼る手法以外のナビ
ゲーションシステムの用意等，今後の課題である．
本研究は，2009 年度から本校機械工学科および電子工学科の卒業研究および専攻科特別研究の一環として取り組まれた．システムを着実に進化させ，特につくばチャレンジにおいて順調に記録を更新できているのは，担当学生諸氏の優れたアイ
デア，センスおよび努力によるものが大きい．ここに記して歴代の担当メンバー皆に謝意を表す．
参考文献(a) Course 2(b) Course 3

図 14

Typical courses in Tokyo National College
of Technology used for running tests

なお，同システムは単眼のカメラ構成で処理が1) 多羅尾進，江口洋丞，山内元貴，山本啓史，
青木宏之：“つくばチャレンジに向けた屋外自立走行ロボット高尾 1 号の開発–Linux ベースの制御システム構築–”，SI2009 講演論文集，
pp. 992-993, 2009.
2) 青木彬，大森実，佐々木理，多羅尾進：“人搭乗型自律移動ロボットにおける基本制御シス
テムの試作”，ROBOMEC2012 講演論文集，
2A2-U10, 2012.
3) ROS.org, http://www.ros.org/wiki/ (Accessed
2012-12-18).
4) 原祥尭，坪内孝司，油田信一：“ROS プラッ
トフォームを用いた屋外自律移動ロボットの開発”，SI2011 講演論文集，pp. 1153-1154,
2011.
（平成２５年１月８日 受理）

東京工業高等専門学校研究報告書

71

第44（2）号，2013⥄ォゞㅢⴕ〝ߦ߅ߌࠆࡃ࡝ࠕ⺞ᩏ

自転車通行路におけるバリア調査ᄙ៺Ꮉࠨࠗࠢ࡝ࡦࠣࡠ࡯࠼ߩ႐ว
― 多摩川サイクリングロー
ドの場合―
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木村南*

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Because the amount of traffic increased in the Tamagawa cycletrack for the runner boom and the bicycle boom, and the
Becauseamountof traﬃc increasedin theTamagawa
the runnerboom andItthe
bicycleaccident thehappenedfrequently
withthe pedestrianand therunner, thecycletrack
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cycletrack
was investigated.
ranbicycle boom, and the bicycle accident happened frequently with the pedestrian and the runner, the23 barrier
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1200kmin total in theItTamagawa
cycletrack by bicycle,
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was measured
in theincycletrack
investigated.
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in totalwithinthreeaccelerometer
installed inby
thebicycle,
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the video image
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The results of
theaxisTamagawa
cycletrack
theandacceleration
wasofmeasured
withatthreeaxistime.
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measuring
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cycletrackwhen
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20 m/saton
thesameaverageandThemaximum
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installedtheinacceleration
the right ofwrist,and it took
a pictureof running
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cycletrackwhen
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the
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maximum
205m/spart of the road. Steps that had been set up for the speed
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withthethecrackroad bicycle.
controlofthebicyclewereobservedtocause
the speed decrease on 3.5 km/h average with the roadkey words; cycletrafic, bicycle, acceleration measurement,
bicycle.
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118m/s2,118m/s2,46m/s2,149m/s2 䈪䈅䈦䈢.㩷 䈖䉏䉌䈱⚿ᨐ䈎䉌․䉪䊦䉮䊮䊏䊠䊷䉺(Garmin ␠ Edge705),೨ᓟ䈱䊤䉟䊃,䊔䊦,䈭䈬䈱೎䈱ᢿ䉍䈏䈭䈇㒢䉍ฝᚻ㚂䈱᷹ቯ⚿ᨐ䉕એਅ䈮␜䈜䈖䈫䈮䈚䈢㪅㩷଻቟ㇱຠ䉕ข䉍ઃ䈔䈢⁁ᘒ䈪䈱ゞ㊀䈲10.2kg䈪䈅䈦䈢.䉁䈢⹜㛎㩷 2-3 䊎䊂䉥᠟ᓇᦼ㑆䈲 2 䊱᦬䈪⿛ⴕ〒㔌䈲 1200km 䈪䈅䈦䈢.૶↪䈚䈢䉺䉟䊟䈲㩷 䊎䊂䉥᠟ᓇ䈮䈲䉰䊮䉫䊤䉴ဳ䊎䊂䉥䊧䉮䊷䉻䊷(ජઍ↰Ᏹ⏥໡Deda Olimpico Italia 䈫䈇䈉䉼䊠䊷䊑䊤䊷䉺䉟䊟䈪ⓨ᳇࿶䈲೨ベ䊶ⴕ䌃䌁䌍-039)䈍䉋䈶 Fig.3 䈮␜䈜䉋䈉䈮䊂䉳䉺䊦䉦䊜䊤(䉥䊥䊮䊌ᓟベ䈫䉅 950kPa 䈫䈚ታ㛎೨ᓟ䈪䈱ⓨ᳇࿶᷹ቯ䈮䉋䉍ታ㛎ਛ䈪䈱䉴㩷 μ-6010)䉕䊊䊮䊄䊦ㇱ䈮ข䉍ઃ䈔䈩േ↹᠟ᓇ䊝䊷䊄䈱 QVGAⓨ᳇࿶䈱ᷫዋ䈏䈭䈇䈖䈫䉕⏕⹺䈚䈢.

䉰䉟䉵䈪 30fps ⸥㍳䈚䈢㩷 Fig.1 Road bike㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 Fig.3㩷 Digital camera installed in hadle (video shooting)Fig.2 Three axis acceleration sensor
worn to right wrist＊機械工学科

72

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

2-4㩷 ⵍ㛎⠪㩷 㩷 ᐕ㦂57ᱦ,↵ᕈ,り㐳168cm,૕㊀78.5kg૕⢽⢌₸18.0%,䉰䉟䉪䊥䊮䉫ᥲ44ᐕ䈱⪺⠪䈏䊉䊷䊃PC䈭䈬䉕౉䉏䈢䊜䉾䉶䊮䉳䊞䊷䊋䉾䉫(6.7kg)䉕⢛⽶䈦䈩䊂䊷䉺䉕㓸Ⓧ䈚䈢.೨ベ:ᓟベ䈱⩄㊀Ყ₸
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Fig.6 1800mm in width of Fussa city cycltrack

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3-1 ടㅦᐲ᷹ቯ⚿ᨐ⠀᧛䈱ข᳓႐䈎䉌ᄙ៺Ꮉᄢᯅ䉁䈪䈱 44.5km 䉁䈪⿛ⴕ䈚䈢䈫䈐䈱ฝᚻ㚂䈱ടㅦᐲ䉕 Fig.4 䈮␜䈚䈢.ᦨᄢ䈱ടㅦᐲ䈲ᤚ᡽ᯅઃ⸥䈱੉ⵚ䈱౉䈦䈢⥩ⵝ〝䈪 205m/s2 䈪䈅䈦䈢.
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Fig.7 Cycletrack on repaired bank in Tachikawa city㩷 ᐭਛᏒౝ䈱䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈮䈲䇸ᐭਛᄙ៺Ꮉ䈎䈟䈱䉂䈤䇹䈫䈇䈉ฬ⒓䈏〝㕙䈮␜䈘䉏䇸ᱠⴕ⠪ఝవ䇹䈱〝㕙䉅ᄙᢙሽ࿷䈚䈢.

㩷
Fig.4 Three axis acceleration measurement result (Tamagawa Ohashi
from Hamura)Fig.8 Cycletrack with center line in Fuchu city㩷 ᐭਛ䈱ㇹ࿯䈱᫪ㄭ䈒䈱࿯ᚻ䈱਄䈱䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈮䈲 Fig.9

3-2㩷 〝㕙⁁ᴫ䈮␜䈜䉋䈉䈮䉦䊷䊄䊧䊷䊦䉅䈭䈒,ⴝἮ䈱䈭䈇ᕆ䉦䊷䊑䈏䈅䉎䈱Fig.5 䈎䉌 Fig.14 䈮⠀᧛䈎䉌Ꮉፒ䈱ᄙ៺Ꮉᄢᯅ䉁䈪䈱䉰䉟䉪䊥䈪ᄛ㑆ㅢⴕ䈮䈲ᵈᗧ䉕ⷐ䈜䉎.

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ኻ㕙ㅢⴕ䈏㔍䈚䈇䈖䈫䈏 Fig.6 䈮␜䈘䉏䈢.

㩷㩷
Fig.9 Curve without guardrail on bank㩷㩷㩷㩷㩷
Fig.5 Hamura getting water place㩷㩷 Fig.10 䈮䈲 Fig.4 䈪ᦨᄢടㅦᐲ 205m/s2 䉕⸥㍳䈚䈢੉ⵚ䈏↢䈛䉮䊮䉪䊥䊷䊃䈏೸㔌䈚䈢⥩ⵝ〝䉕␜䈚䈢.

73

木村：自転車通行路におけるバリア調査㩷㩷

Fig.10 Cycletrack that gets rough where acceleration 205m/was

Fig.14Cycletrack where weed grows in crack of asphalt

recorded (Koremasa bridge the under)䈘䉌䈮 Fig.11 䈮䈲䊓䉝䊏䊮䉦䊷䊑䈱ਛᄩ䈏㜞䈒䈭䈦䈩䈇䈩ᣓ࿁䈚䈮䈒䈇䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䉕⊓䉎⥄ォゞ䉕␜䈚䈢.

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Fig.11 Bicycle that runs in convex hairpin bend that doesn't turneasily㩷 㩷 ⊓ᚭ䉋䉍ਅᵹ䈪䈲Ꮉፒ஥䈱䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䉕⿛ⴕ䈚䈢䈏,ᎹፒᏒ䈪䈲㕍ዋᐕ䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈫᣿␜䈚䈩䈅䉎䉅䈱䈱䉶䊮䉺䊷䊤䉟䊮䉅䈭䈒,㆏᏷䉅ታኸ䈪䈲 1920mm 䈫⁜䈒,Fig.12 䈮␜䈚䈢᧲ᮮ✢㋕ᯅઃㄭ䈪䈲〝㕙䈏⨹䉏䈩䈍䉍 149m/s2 䉕⸥㍳䈚䈢.

Fig.15 Passing each other with the bicycle that the cycletrack
narrowly opposes is difficult.
䉁䈢 Fig.16 䈮䈲ᄙ៺Ꮉ䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈱ᄢඨ䈪ᱠⴕ⠪䊶⿛⠪䉅⥄ォゞ䈫ห䈛䉋䈉䈮Ꮐ஥ㅢⴕ䈜䉎᭽ሶ䉕␜䈚䈢.

Fig.12 The youth cycletrack on road that gets rough(Kawasaki City Nakahara Ward)㩷 䈘䉌䈮ਅᵹ䈮ㅴ䉃䈫 Fig.13 䈮␜䈜䉋䈉䈮䈜䈜䈐╬䈱㔀⨲䈏㆏䉕䈸䈘䈑㆏᏷䈲 400mm 䈮ᷫዋ䈚,ᄢᄌ⿛ⴕ䈚䈮䈒䈎䈦䈢.

㩷㩷㩷㩷㩷
Fig.16 Worker, runner, and bicycle pass the left side㩷 䈠䈚䈩ਗ⿛䈜䉎⥄ォゞ䉇ਗ䉖䈪ᱠ䈒ᱠⴕ⠪䉅⥄ォゞ⿛ⴕ䈮䈫䈦䈩䊋䊥䉝䈫䈭䉎႐ว䈏䈅䈦䈢.䈘䉌䈮⿛ⴕਛ䈮ᔺ䈇䈱䈲 Fig.17䈮␜䈜䉋䈉䈭ήℂ䈭ㅊ䈇⿧䈚䉕䈜䉎ኻะ⥄ォゞ䈪䈅䈦䈢.
Fig.13 The youth cycletrack that became 400mm in width of roadbecause of weed (Kawasaki City Nakahara Ward)

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

㩷
Fig.20 Car stop㩷 in Fussa city㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷㩷㩷㩷㩷Fig.17 Outstripped bicycle
4-2 ᄛ㑆ㅢⴕ㩷 䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈮䈲ⴝἮ䈏䈭䈒䈎䈭䉍᣿䉎䈇䊤䉟䊃䈏ᔅⷐ䈮䈭䉎䈏,䈠䉏એ਄䈮⿛ⴕ䈏㔍䈚䈒䈭䉎䈱䈲,䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈮ਗⴕ䈜䉎৻⥸㆏〝䈱⥄േゞ䈱䊊䉟䊎䊷䊛䊤䉟䊃䈏䉁䈹䈚䈒〝㕙,ኻะ⥄ォゞ䉇䉳䊢䉩䊮䉫⿛⠪䈏ో䈒⷗䈋䈭䈒䈭䉎䈖䈫䈪䈅䉎.Fig.18䈮ᄛ㑆⿛ⴕ䈪䈱๟ㄝ㆏〝䈎䉌䈱శḮ䉕␜䈚䈢.
㩷㩷㩷㩷

Fig.21 Car stop in Kunitachi city㩷 4-3 ቟ోኻ╷㩷 Fig.22 䈮␜䈚䈢䉋䈉䈮䇸ᵈᗧ㩷 ធ⸅੐᡿ᄙ⊒䇹䈫䈇䈉⋴᧼䈏ᐭਛᏒౝ䈮⸳⟎䈘䉏䈩䈇䉎㪅Fig.18 Dazzling car light beam from road in surrounding
Fig.19 ߦ␜ߔࠃ߁ߦᐭਛᏒౝߩࠨࠗࠢ࡝ࡦࠣࡠ࡯࠼ߩ 6 ߆ᚲ
ߦ LED ߩ቟ోᮡ⼂߇〝㕙ߦౝ⬿ߐࠇߚ.

Fig. 22 Attention signboard 㵰Frequent occurrence of contact accidentof worker and bicycle㵱
4-4㩷 ᱫ੢੐᡿⊒↢႐ᚲ
2009 ᐕ䈮ᄙ៺Ꮉ䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈪 2 ઙ䈱⥄ォゞ䈫ᱠⴕ⠪䊶⿛⠪䈫䈱ធ⸅䈪ᱫ੢੐᡿䈏⊒↢䈚䈢,Fig.23 䈮䈲ᐭਛᏒ䈱ㇹ࿯㩷
Fig.19㩷 Cycletrack with built-in LED sign㩷 in Fuchu city䈱᫪ઃㄭ䉕␜䈜.ᧁ䈏↢䈇⨃䈦䈩䈍䉍ᴡේ䈻ㆆ䈶䈮ⴕ䈒ᱠⴕ⠪䈏䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䉕ᮮಾ䉎႐ᚲ䈪䈅䉍䊋䊷䊔䉨䊠䊷䈏⋓䉖䈭ήἮἫ䈱⥄ォゞ䈲ᄙ៺Ꮉ䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈪䈲⼊ኤ䈱䊌䊃䊨䈫䈐䈲ੱ䈏ḷ䉏䈩䈇䈢.䈠䈚䈩䇸ᱫ੢੐᡿⊒↢䇹䈱⋴᧼䈏⸳⟎䈘䊷䊦䉅䈅䉍䈎䈭䉍ૐਅ䈚䈢䈏ήἮἫ⥄ォゞ䈮䈲䊙䊙䉼䊞䊥䈫๭䈳

䉏䈢.৻ᣇ Fig.24 䈮䈲ᎹፒᏒ㜞ᵤ඙䈱ᱠ㆏ᯅ䉕㒠䉍䈩䈐䈢ੱ䈏䉏䉎৻⥸⥄ォゞ䈏ᄙ䈎䈦䈢.

಴ળ䈇㗡䈮⥄ォゞ䈫ⴣ⓭䈚䈢႐ᚲ䉕␜䈜.੐᡿ᓟ䈮䇸ᱠⴕ⠪ᵈ㩷ᗧ䇹䈱㆏〝ᮡ⼂䈏⸳⟎䈘䉏䈢.

4-3㩷 ゞᱛ䉄ᄙ៺Ꮉ䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈮䈲๟ㄝ㆏〝䈎䉌䈱ゞ䉇䊋䉟䉪ㅢⴕ䉕㒐ᱛ䈜䉎䈢䉄䈮 24 ▎ᚲ䈅䉎䈏,⥄ォゞ䉕ᱛ䉄䉎䉋䈉䈭 Fig.20 䈱䉋䈉䈭ゞᱛ䉄䉇 Fig.21 䈮␜䈜ゞᱛ䉄䈱๟࿐䈮㋕᧼䈏ᢝ䈎䉏䈩Ṗ䉍䉇䈜䈒䈭䈦䈩䈇䈢.
㩷
Fig.23 Fuchu City Kyoudonomori Fig.24 Pedestrian bridge(Kawasaki City Nakahara Ward)

木村：自転車通行路におけるバリア調査

754-5㩷 ⥄ォゞ䈱ㅦᐲᛥ೙䈱䈢䉄䈱⥩ⵝ৻ᣇ߆߹߷ߎ⁁ߩᲑᏅࠍㅢㆊߔࠆ⥄ォゞߣᱠⴕ⠪࡮⿛⠪ߩ႐

㩷 Fig.25 䈮ᐭਛᏒౝ䈮⸳⟎䈘䉏䈢ㅦᐲᛥ೙⥩ⵝ䉕␜䈚䈢,䈖䈱⥩ว ߦ ߪ ભ ᣣ ߩ ඦ ᓟߦ ᷹ ቯ ߒ ߚ ႐ว ߦ ߪ (n=337), ᤨ ㅦ2ⵝㇱಽ䈪䈲 70m/s2䌾80m/s 䈱ടㅦᐲ䈏⸥㍳䈘䉏䈢.Fig.25 䈱䉶

14.5km/h ߦࡇ࡯ࠢ߇޽ࠆᱜⷙಽᏓߦㄭ޿ㅦᐲಽᏓߢ޽ߞߚ.

䊮䉺䊷䊤䉟䊮਄䈲䈠䉏䈡䉏䈱Ბ䈏㊀䈭䉍䈾䈫䉖䈬䈢䈇䉌䈮䈭䈦䈩䈍䉍䈖䈱ㇱಽ䉕⿛䉍䈢䈏䉎⥄ォゞ䉅䈍䉍,ኻะゞ䈲䈎䈭䉍ᔺ䈇ᕁ䈇䉕䈘䈞䉌䉏䉎,㩷㩷㩷㩷

Fig.25 Deceleration pavement

4-4㩷 ⥄ォゞ䈱ㅦᐲᛥ೙䈱䈢䉄䈱ᲑᏅ⺞ᏓᏒౝ䈱ᴡᎹᢝ䈱㊁⃿䉫䊤䊮䊄ઃㄭ䈮䈲 Fig.26 䈱⋴᧼䈮Ბ

Fig.30 Velocity distribution in step part(n=337)

Ꮕ䈱⸳⟎䈏⴫␜䈘䉏,Fig.27 䈮䉰䉟䉪䊥䊮䉫䊨䊷䊄䈮⸳⟎䈘䉏䈩䈇ࠬࡇ࡯࠼ߩ಴߿ߔ޿ࡠ࡯࠼ࡃࠗࠢߩ႐วߦߟ޿ߡᐔߚࠎㇱ䉎.⥄ォゞ䈱ㅦᐲᛥ೙䈱䈢䉄䈱㜞䈘 12䌾18mm,᏷ 100mm 䈱䈎䉁ߢߩㅦᐲಽᏓࠍ⺞ߴߡ Fig.31 ߦ␜ߒߎߩ႐วߩᐔဋㅦᐲ

䈿䈖⁁䈱ᲑᏅ䉕␜䈚䈢.

22..1km/h(n=28)ߦᲧߴߡ Fig.32 ߦ␜ߒߚᲑᏅㇱߢߩㅦᐲಽ
Ꮣߢߪᐔဋㅦᐲ 18.6km/h(n=54)ߦૐਅߒߡ߅ࠅ,ㅦᐲૐਅ₸ߪ 15.9%ߢ޽ߞߚ.

㩷
Fig.27㩷 Signboard of steps installation㩷

Fig.28 Steps(Chofu city)

4-5 ⥄ォゞ䈱ㅦᐲᛥ೙ᲑᏅ䈱ലᨐ㩷 㩷 䈎䉁䈿䈖⁁䈱ᲑᏅ䈲⥄ォゞ䈱ㅦᐲ䉕ૐᷫ䈜䉎ലᨐ䈏䈅䉎䈱䈎䈬䈉䈎ᐔ䈢䉖ㇱ䈫ᲑᏅㇱ䈪䈱ㅦᐲ䉕䊎䊂䉥↹௝䈎䉌▚಴䈜䉎

Fig.31 Velocity distribution of road bicycle in flat part䈖䈫䉕⹜䉂䈢.Fig.29 䈮ᐔᣣ䈱ඦ೨ਛ䈮ᐔ䈢䉖ㇱ䉕ㅢㆊ䈚䈢⥄ォ(n=28)

ゞ䈫ᱠⴕ⠪䊶⿛⠪䈱ㅦᐲ䉕䊍䉴䊃䉫䊤䊛䈮䈚䈩䉁䈫䉄䈢ᱠⴕ⠪䈱
3.5km/h 䈎䉌䊨䊷䊄䊋䉟䉪䈱 20.5km/h 䉁䈪䈾䈿ဋ╬䈮ಽᢔ䈚䈩䈇
䉎.(n=133)

Fig.32 Velocity distribution of road bicycle in steppart(n=54)
Fig.29 Velocity distribution in flat part(n=133)

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

ߒ߆ߒࡒ࠾ࠨࠗࠢ࡞,ࡑࡑ࠴ࡖ࡝߿ࠨࠬࡍࡦ࡚ࠪࡦ߇ઃ޿
ߡ޿ࠆࡑ࠙ࡦ࠹ࡦࡃࠗࠢߩ႐วߩᲑᏅㇱߩㅢㆊㅦᐲ߇ߘࠇߙ
ࠇ 16.8km/h(n=18),13.2km/h(n=98),19.4km/h(n=14)ߢ޽ߞ
ߚ߇ߎࠇߪߘࠇߙࠇߩᐔߚࠎㇱߦᲧߴߡ 2.4km/h,1.5km/h,
3.0km/h ߶ߤჇടߒߡ޿ߚ.ᲑᏅㇱࠍਸ਼ࠅ⿧ߔߚ߼ߦㅦᐲࠍჇ
ടߐߖߚน⢻ᕈ߇޽ࠆ.
߹ߚᱠⴕ⠪ߩㅦᐲߪᐔߚࠎㇱ4..8km/h(n=28)ߦኻߒߡᲑᏅ
ㇱߢߪ 4.9km/h(n=39)ߣᄌൻ߇ߥ߆ߞߚ߇,࡚ࠫࠡࡦࠣ⠪ߪᐔߚࠎㇱߢߪ 11.7km/h(n=13)߆ࠄᲑᏅㇱߢߪ 9.5km/h(n=24)

Fig.34 Handle bar is lightly gripped and it runs in steps. by theߣߥࠅ 2.2km/h ߩㅦᐲૐਅࠍ↢ߓߡ޿ߚ.(ㅦᐲૐਅ₸ 18.8%)

half-sitting.

ᐔߚࠎㇱߢߪㅦᐲಽᏓ߇ᐔḰൻߒߡ޿ࠆߩߦኻߒߡ,ᲑᏅㇱߢ 14.5km/h ߦࡇ࡯ࠢ߇ሽ࿷ߒߡ޿ࠆ.ߔߥࠊߜᲑᏅㇱߢߪ⥄ォゞߣᱠⴕ⠪࡮⿛⠪ߩㅦᐲ߇ဋⴧߒߡߘࠇߙࠇ߇੤Ꮕߔࠆ
น⢻ᕈ߇޽ߞߚ.ߘߎߢࡆ࠺ࠝ↹௝ࠍ♖ᩏߒߡ↹㕙਄ߢᱠⴕ⠪࡮⿛⠪ߣ⥄ォゞ߇ห৻↹௝ࡈ࡟࡯ࡓ਄ߦሽ࿷ߔࠆ႐วࠍ⺞ߴߚߣߎࠈ,ᱠⴕ⠪࡮⿛⠪ߩ 48%߇ᲑᏅㇱઃㄭߢ⥄ォゞߣ੤Ꮕߔࠆߎߣ߇ࠊ߆ߞߚ.
⚕ᢙߩ㑐ଥߢ࿑ߪ⋭⇛ߔࠆ߇,⥄ォゞㅢⴕߩ႐วᲑᏅㇱ⿛ⴕࠍⴣ᠄߇ዋߥߊ߁߹ߊ⿛ⴕߒߡ޿ࠆੱߩ᦯ⵝߪࡋ࡞ࡔ࠶
࠻࡮ᚻⴼⵝ⌕>ᚻⴼߩߺⵝ⌕>ࡋ࡞ࡔ࠶࠻ߩߺⵝ⌕>ࡋ࡞ࡔ࠶
࠻࡮ᚻⴼਔᣇߣ߽ήⵝ⌕ߢ޽ߞߚ.ᲑᏅㇱߢߩⴣ᠄࿁ㆱ߿㐳ᤨ㑆ߩࡂࡦ࠼࡞ᛠᜬߦኻߔࠆᚻⴼߩ᦭ലᕈ߇ߘߩℂ↱ߣ⠨߃ࠄ

Fig.35 Three axis acceleration measurement result in traceࠇࠆ.

mode (For Fig.34).

4-6 ࡠ࡯࠼ࡃࠗࠢߩᲑᏅ⿛ⴕߦߟ޿ߡ

৻ᣇߒߞ߆ࠅߣࡂࡦ࠼࡞ࠍីࠅ⣶ࠍ਄ߍߚਸ਼ࠅᣇࠍߒߚ ࡆ࠺ࠝ↹௝߆ࠄᲑᏅㇱࠍ20km/hએ਄ߢ⿛ⴕߒߚroadࡃFig.36 ߩ႐วߩ࠻࡟࡯ࠬࡕ࡯࠼ߢߩ  ゲടㅦᐲࠍ Fig.37 ߦ␜ࠗࠢߦߪ⣶ࠍ਄ߍߡਸ਼ゞߔࠆ႐ว߇ᄙ߆ߞߚߩߢ,⣶ߩ૏⟎

ߒߚ100m/s2 ߩടㅦᐲ߇⸥㍳ߐࠇ⣶ㇱ߳ߩ⽶ᜂ߇ዋߥߊߥࠆ

ߦߟ޿ߡㅦᐲߣߩ㑐ଥߢ⺞ߴߡ Fig.33 ߦ⚿ᨐࠍ␜ߒߚ.⣶ࠍ߽ߩߩᚻ㚂ㇱߩ⽶ᜂ߇ 2.8 ୚ߦჇടߒߚ.

਄ߍߚ႐วߦߪᐔဋㅦᐲ߇ 20.4km/h ߢ޽ࠅ,⣶ࠍਅࠈߒߚ႐
วߦߪ 16.5km/h ߢ޽ߞߚ.

Fig.36 It runs in steps standing up with a stretch of the arm.

Fig.33 Difference of getting on potsition on velocity
distribution of road bicycle in steps part
4-7 ਸ਼ゞᆫ൓ߩ㆑޿ߦࠃࠆᲑᏅㇱ⿛ⴕߩടㅦᐲ᷹ቯ
  Fig.34 ߦᲑᏅㇱࠍ⿛ⴕߔࠆ႐วߦᚻ㚂ㇱߦ⽶ᜂ߇ዋߥߊߥࠆࠃ߁ߦ⢀ࠍᦛߍߡ✭ߊࡂࡦ࠼࡞ࠍីࠅ,⣶ࠍࠨ࠼࡞ߩ਄ߦシߊਸ਼ߖߡૐ޿ࠡࠕᲧࠍ૶↪ߒߡ㜞࿁ォߢ 23.1km/h ߦߡᲑᏅㇱࠍㅢㆊߒߚ᭽ሶࠍ␜ߒߚ,ߘߩᤨߩ࠻࡟࡯ࠬࡕ࡯࠼ߢߩട
2

ㅦᐲࠍ Fig.35 ߦ␜ߒߚ.ᦨᄢߢ߽ 48m/s ߩടㅦᐲߢ޽ߞߚ.

Fig.37 Three axis acceleration measurement result intrace mode (For Fig.36).

木村：自転車通行路におけるバリア調査

 5.⚿
⚿⸒
ᄙ៺Ꮉࠨࠗࠢ࡝ࡦࠣࡠ࡯࠼ࠍࡠ࡯࠼⥄ォゞߢታ⿛ߒᚻ㚂ㇱߦടࠊࠆടㅦᐲ⸘ࠍ᷹ቯߒߚߣߎࠈᦨᄢߩടㅦᐲߪᤚ᡽ᯅਅ
ߩ੉ⵚߩ౉ߞߚ⥩ⵝ〝ߢ 205m/s2 ߢ޽ߞߚ.߹ߚ⥄ォゞߩㅦᐲᛥ೙ߩߚ߼ߦዉ౉ߐࠇߚᲑᏅㇱߦ߅޿ߡࡠ࡯࠼ࡃࠗࠢߩ႐ว
ߦ 3.5km/h ߩㅦᐲૐਅ߇⷗ࠄࠇߚ.߹ߚኻะ⥄േゞߩ࡜ࠗ࠻,ᄛߩ⿛⠪,ήἮἫ⥄ォゞ, ㅊ޿⿧ߒਛߩኻะ⥄ォゞ,ਗ⿛⠪,ਗ⿛⥄ォゞ,ゞᱛ߼ߥߤ߽ࡃ࡝ࠕߢ޽ߞߚ.
⺞ᏓᏒߩ߆߹߷ߎ⁁ߩᲑᏅߦߟ޿ߡߪㅦᐲᛥ೙ലᨐ߇޽ࠆ
߽ߩߩ⥩ⵝ〝ࠍߪߺ಴ߒߡᲑᏅࠍㆱߌࠃ߁ߣߔࠆ⥄ォゞ߽ᄙߊߺࠄࠇࠆߩߢ,ᐭਛᏒߩࠨࠗࠢ࡝ࡦࠣࡠ࡯࠼ߦ޽ࠆᮮᢿᱠ
㆏ߩࠃ߁ߥෘߐ 5mm ߩㅦᐲᛥ೙⥩ⵝߩᣇ߇⥄ォゞߩㅦᐲᛥ೙ߦߪ᦭ലߣᕁࠊࠇࠆ.ߘࠇએ਄ߦ⥄ォゞ࡮ᱠⴕ⠪߇೑↪⠪ߣߒߡߩࡑ࠽࡯ะ਄ߣᄙ៺Ꮉࠨࠗࠢ࡝ࡦࠣࡠ࡯࠼ࠍ▤ℂߔࠆ⥄ᴦ૕㑆ߢߩㅪ៤߇ᦸ߹ࠇࠆ.
 ෳ⠨ᢥ₂
1)ᧁ᧛ ධ:2010 ᐕᐲࡑࠗࠢࡠࡔࠞ࠻ࡠ⻠⺰(2010).p15-16
2)ᧁ᧛ ධ: ࡚ࠫࠗࡦ࠻࡮ࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ⻠Ṷ⺰ᢥ㓸 : ࠬࡐ࡯࠷Ꮏቇࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ : ࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ:ࡅࡘ࡯ࡑࡦ࡮࠳ࠗ࠽ࡒ࠶
ࠢࠬ 2010,(2010),p392-397
3)ᢪ⮮ஜᴦ,ᷡ↰ൎ:࿯ᧁ⸘↹ቇ⺰,22-No.1,(2005).p177-182
（平成25年１月８日

受理）

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第44（2）号，2013ࡄࡢ࡯ࠛ࡟ࠢ࠻ࡠ࠾ࠢࠬታ㛎ߩᢎ᧚㐿⊒

パワーエレクトロニクス実験の教材開発

綾野秀樹*✍㊁ ⑲᮸㧖
Developmentof TeachingMaterials
Materials forExperiment
Developmentof Teaching
fora PowerPowerElectronics
Electronics
Experiment
Hideki AYANO*
Hideki Ayano㧖This paper shows about development of teaching materials for a power electronics experiment.
This experiment is conducted in ELECTRICAL ENGINEERING LABORATORY IV which is aThis paper shows about development of teaching materials for power electronics experiment. This
coursefor isgrade
5 students.
The purposeof the experimentis to understandpulse-widthexperimentconducted
in ELECTRICAL
ENGINEERINGLABORATORYIV which is athecoursefor grademodulation（PWM）methodwith aninverterthat thetransforms
DC power into (PWM)
AC powerand5 students. The purpose of theappliedexperimentis tounderstandpulse-width-modulation
methodtounderstandconﬁgurationand operation
the AC
inverter.
speciﬁcationstheof theexperimental
appliedwith anthe
inverterthat transforms
DC powerofinto
power Theand tounderstandconfiguration
andoperationofshown
the inverter.
The specifications of the experimental system are shown in detail.
systemarein detail.
Keywords:
electronics,
inverter,
PWM,
experiment,
simulation
Keywordspower: power
electronics,
inverter,
PWM,
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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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綾野：パワーエレクトロニクス実験の教材開発㫍㫆 㪈㪇㪭㪇㪭㫍㫆 㪇㪭㫍㫉 㪈㪇㪭
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東京工業高等専門学校研究報告書

85

第44（2）号，2013ࡈࠜ࠻࡝࠰ࠣ࡜ࡈࠖࠍ↪޿ߚ
MOEMS ᛛⴚߩᢎ᧚㐿⊒
フォトリソグラフィを用いたMOEMS技術の教材開発-╙
2 ႎ, ࡑࠗࠢࡠశ㔚ሶ࠺ࡃࠗࠬߩታ⃻ߦะߌߚၮ␆․ᕈߩ⹏ଔ―第２報，マイクロ光電子デバイスの実現に向けた基礎特性の評価―㧖ᣂ࿡ᐢᐘ㧖㧘દ⮮ᶈ
新國広幸*，伊藤浩*

Development of Teaching Materials for MOEMS Technology by Using

Development of Teaching Materials for MOEMS Technology by Using Photolithography−2nd Report, Evaluation of Basic Characteristics for Realization of Micro-Opto-Electro Device−

Photolithography

Hiroyuki NIKKUNI*，Hiroshi ITO*

㧙2nd Report, Evaluation of Basic Characteristics for Realization of

We investigated optical waveguides and evaluation system for condensed matter for realization of

Micro-Opto-Electro Device㧙

educational materials of MOEMS technology using photolithography. Single mode optical waveguides
Hiroyuki NIKKUNI㧖㧘Hiroshi ITO㧖on silicon were successfully fabricated and its intensity was evaluated to be 12.8μW. The testelemental
group（TEG）devices
evaluationof forcondensed
werealso fabricatedand
We investigatedoptical waveguides forand theevaluation
systemcondensedmattermatter for
realizationof educational
materials of
MOEMS technology
usingwafer
photolithography.
mode
opticalwere
electricalconductivityof the silicon
and titaniumSingle
dioxideﬁlms
werewaveguides
measured onby siliconusing thesesuccessfully
fabricatedand its that
intensity
evaluated
to be 12.8 using
PW. Theelemental group (TEG)
devices for
TEG
devices.
It was foundbasewasof devicefabrication
thetestphotolithography
was establishedthe evaluation of condensed matter were also fabricated and electrical conductivity of the silicon wafer andfor teaching materials of the MOEMS technologies.
titanium dioxide films were measured by using these TEG devices. It was found that base of device
Keywords: MOEMS,
photolithography,
condensed
fabrication
using
the photolithography
was establishedformatterteaching materials of the MOEMS technologies.
(Keywords: MOEMS, photolithography, condensed matter)㧝㧚ߪߓ߼ߦ

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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87

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88

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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90

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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pp.107-112.

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2007, pp.798-803.

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受理）

東京工業高等専門学校研究報告書

91

第44（2）号，2013෻ᔕᕈࠬࡄ࠶࠲࡝ࡦࠣᴺࠍ↪޿ߚ
反応性スパッタリング法を用いた

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Inﬂuence of substrate bias eﬀect for silicon oxide ﬁlm
Influenceof substrate bias effect for silicon oxide film
fabricated by reactive sputtering method

Hiroshi ITO*
and Yoshio KAWAMATA**
fabricated by reactive sputtering
method***Hiroshithe
Ito substrate-bias.
and Yoshio Kawamata
SiO2 ﬁlms were deposited by reactive dc-sputtering method applied
Deposition
rate and refractive index of SiO 2 samples were measured and the substrate-bias effect was
SiO2 films were deposited by reactive dc-sputtering method applied the substrate-bias. Deposition rate anddeveloped.
As a result, at increasing the substrate-bias voltage to positive, the deposition rate would
refractive index of SiO2 samples were measured and the substrate-bias effect was developed. As a result, at
be higher and the refractive index would be lower values which was optimum condition occurred inincreasing the substrate-bias voltage to positive, the deposition rate would be higher and the refractive index
thatdepositedsuchoxygencondition
partial pressure
ratio
the substrate-bias.
these
would
be lower conditions
values whichwasasoptimum
occurred inthatanddeposited
conditions suchFrom
as oxygen
results,
the substrate-bias
eﬀect
in the reactive
process
technology effectwas useful
highpartial pressure
ratio and thesubstrate-bias.
From sputtering
these results,
the substrate-biasin the forreactive
rate
depositionof technology
full oxidation
sputtering
process
wasSiO
usefulfor high-rate deposition of full oxidation SiO2 film.
2 ﬁlm.
(Keywords:
oxide
film,
reactive
sputtering,
substrate
bias)
Keywords silicon: silicon
oxide
ﬁlm,
reactive
sputtering,
substratebias㧝㧚ߪߓ߼ߦ

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92

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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93

伊藤，川又：反応性スパッタリング法を用いた酸化シリコン膜の基板バイアスの影響ࠕࠬ஥ߢᄌൻ߇ή޿ߎߣ߆ࠄ‫ࡑ࠭࡜ࡊޔ‬ਛߩᱜࠗࠝࡦߣ⠨߃ࠄࠇࠆ‫ޕ‬Ar+ߦኻߒߡߪ࠲࡯ࠥ࠶࠻ Si

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ߣ߇ಽ߆ࠆ‫ޕ‬10V ߩ႐ว‫ޔ‬0V ߦᲧߴో૕⊛ߦ⤑ෘ߇Ⴧടߒߡ߅ࠅ‫ ߦ․ޔ‬3㨪5cm ߩ┵ㇱઃㄭߩ⤑ෘߩჇട₸߇㜞޿‫ޔߦࠄߐޕ‬20V ߢߪ 0㨪5cm ߩਛᔃㇱઃㄭߢߩჇട₸߇ᄢ߈ߊߥߞߡ߅ࠅ‫ ߦ․ޔ‬2

ో㉄ൻߩ SiOx ⤑߇ᚑ⤑ߐࠇߡ޿ࠆߎߣࠍ␜ߔ‫ࠃޕ‬ߞߡ‫ޔ‬ታ㛎ߩ⋡⊛߆ࠄߔࠆߣ‫ޔ‬਄ㇱᏀ஥ߦಽᏓߔ
ࠆ․ᕈ߇‫ޔ‬SiO2 ⭯⤑ߩ㜞ㅦᚑ⤑ࠍ㆐ᚑߔࠆᦨㆡߥ
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94

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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[1] ᧘ ᱜਛ, “శቇ⭯⤑ߣᚑ⤑ᛛⴚ”, ࠕࠣࡀᛛⴚ࠮ࡦ࠲࡯, pp.290-291, 2005.
[2] B. N. Chapman, Glow Discharge Processes㧔㇌⸶㧦‫ߩࠣࡦࠪ࠮ࡠࡊࡑ࠭࡜ࡊޟ‬ၮ␆‫ޠ‬ጟᧄᐘ㓶⸶ 㔚᳇ᦠ㒮㧕, pp.197-203, 1985.
（平成25年１月８日

受理）

東京工業高等専門学校研究報告書

95

第44（2）号，2013ࡅࡘ࡯ࡑࡦࠗࡦ࠲࡯ࡈࠚࠗࠬߣߒߡߩⷞ✢ᬌ಴ߣᱤࠢ࡝࠶ࠢ㖸ߦ㑐ߔࠆ৻⠨ኤヒューマンインターフェイスとしての視線検出と⥪ᴰ㓶ᴦ ‫ ޔ‬ጟ↰┥ᄥ㇢
歯クリック音に関する一考察㧖㧖㧖

A Study of Gaze Direction and Tooth-Click Sound as a Human 舘泉雄治*，岡田竜太郎**
Interfaces.
,  Ryutaro OKADAYuji
TATEIZUMIA Study of Gaze Direction and Tooth-Click Sound asa HumanInterfaces.
Yuji TATEIZUMI，Ryutaro OKADA

In this study, we propose an application using two types of touch-free human interface. One detects

In user’s
this study,
we propose
an application
using
twowithtypes
of touch-freecamera,
human andinterface.
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taken
a low-resolution
the second
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with
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microphone.
Experimentsarecarriedverify the feasibility of these interfaces; if they can be combined, it is anticipated that they will breakout to verify the feasibility of these interfaces; if they can be combined, it is anticipated that they
new ground in smartphone and computer technology.
will break new ground in smartphone and computer technology.
Keywords :Human interface, Smartphone, Touch-free interface, Gaze direction, Toothclick soundKeywords : Human interface, Smartphone, Touch-free interface, Gaze direction, Toothclick sound ߪߓ߼ߦ ᣣᧄߩࡈࠖ࡯࠴ࡖ࡯ࡈࠜࡦߪ‫ߣࠬࠧࡄ࡜ࠟޔ‬๭ ㄭᐕ‫߇ᧃ┵࠻࠶࡟ࡉ࠲߿ࡦࠜࡈ࠻࡯ࡑࠬޔ‬ᕆㅦ߫ࠇߚࠃ߁ߦ⁛⥄ߩㅴൻࠍㆀߍߡ޿ߚ‫ޔ߫߃଀ޕ‬ߦ᥉෸ߒ‫ߩߘޔ‬᥉෸ㅦᐲߪᐕ‫ޘ‬ടㅦߒߡ޿ࠆ‫ޕ‬࿑ࡢࡦ࠮ࠣ TV ߇ⷞ⡬ߢ߈ߚࠅ‫⽷߅ޔ‬Ꮣ៤Ꮺߣߒߡ

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96

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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舘泉，岡田：ヒューマンインターフェイスとしての視線検出と歯クリック音に関する一考察

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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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104

東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）

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no.4, pp.948-955, 1998.

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Tooth-Click Sound as a Touch-Free Humanવዉࡑࠗࠢࠍ૶↪ߔࠆߎߣߢኈᤃߦ㜞ຠ⾰ߦขᓧInterface for Smartphones, ICIC Expressߢ߈ࠆߎߣ߇⏕⹺ߢ߈ߚ‫ޔߚ߹ޕ‬㗡ㇱ‫ޔߪߊߒ߽ޔ‬Letters, Volume 7, Number 3(B), pp.895 ̄ญ⣧ౝߩ౒ᝄ๟ᵄᢙߦ⿠࿃ߔࠆߣ⠨߃ࠄࠇࠆ901, 2013ᓽࠍ೑↪ߒߡ‫ޔ‬㜞♖ᐲߦᱤࠢ࡝࠶ࠢ㖸ߩᬌ಴߇น
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受理）

東京工業高等専門学校研究報告書

105

第44（2）号，2013᧲੩Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ⎇ⓥႎ๔ᦠ ╙ 44(2)ภ㧘2013ࡋ࠹ࡠࠫ࠾ࠕࠬࡑ࡞࠴ࡎ࠶ࡊ⒖േ૕ή✢ㅢାߩ৻ᬌ⸛
ヘテロジニアスマルチホップ移動体無線通信の一検討              

田中

晶*


↰ਛ ᥏         A Study   on Heterogeneous      Mobile   Multihop    Communications                  A Study on Heterogeneous Mobile Multihop Communications
Akira TANAKA           Multihop    communication      systems    facilitate    our  daily
Akiralife
TANAKA
communications because multihops
do not require any large-scale equipment. Several multihop sysmtes such as（a）among mobile
Multihop communication systems facilitate our daily life communications because multihops do notphones（smart phones）,（b）infrared multihops,（c）UHF band multihops, are already developed
require any large-scale equipment. Several multihop sysmtes such as (a) among mobile phones (smart
in mylaboratory.
And multihops,
important (c)problems−multipath,correction,energycient routing,phones),(b) infrared
UHF bandmultihops, error
are alreadydeveloped
in myeﬃ
laboratory.
And
congestions
anddirectional
control,route-diversity−arealso
resolvedbywayofexperiments.
important problems 㧙multipath, error correction, energy efficient routing, congestions and directional
control,route-diversity㧙
are alsowe
resolved
bydevelop
way of experiments.
Based onthese multihopsystemsystems,thatweBasedon these
multihop systems,
newly
a heterogeneouscommunication
newly
developmultihop
a heterogeneousthat enables
optimum
multihop routing
withenables
optimumrouting communication
with optimum systemcommunication
media
with route-diversity.
Andasoptimum communication media with route-diversity. And as an application, we study and develop a
an application, we study and develop a work robot group controlled remotely through multimedia
work robot group controlled remotely through multimedia heterogeneous mulitihop systems.
heterogeneous mulitihop systems.
(Keywords: mobile multihop communications, heterogeneous communications, routing, multicast,
Keywords
mobile robot
multihopcommunications, heterogeneous communications, routing, multicast,shared :memory,
control)shared memory, robot control
1. ߪߓ߼ߦ
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᧲੩Ꮏᬺ㜞╬ኾ㐷ቇᩞ⎇ⓥႎ๔ᦠ 㧔╙ 44(2)ภ㧕

106

Sender(a) Received data

2
Receiver(b) Reproduced image

Fig. 2 Screen of multimedia multihop receiverFig. 3 UHF multihop terminal for mobility
prediction and energy efficient routingࡑ࡞࠴ࡎ࠶ࡊㅢାࡠࡏ࠶࠻೙ᓮࠪࠬ࠹ࡓߦ㑐ߔࠆ⸳ ߩାภߢ⵬ቢߔࠆ࡞࡯࠻࠳ࠗࡃࠪ࠹ࠖᯏ⢻߽⸳⸘ߒ⸘ߦߟ޿ߡㅀߴࠆ㧚ߚ 5)㧚

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2.4 ࡑ࡞࠴ࡎ࠶ࡊ࡞࡯࠹ࠖࡦࠣ  ࿑ 2 ߪ㧘៤Ꮺ㔚⹤ᯏ㧔Android ࠬࡑ࡯࠻ࡈࠜࡦ㧕Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV)╬ߩ㑆ߩࡑ࡞࠴ࡔ࠺ࠖࠕࡑ࡞࠴ࡎ࠶ࡊㅢା Bluetooth ᣢሽᛛⴚߦ㧘ਃ᷹ⷺ㊂ᴺ㧘෸߮㧘౒᦭ࡔࡕ࡝ࠍ↪޿
Three Cast Multimedia Chat(BTCMC) 4)ߩ㧘ฃା↹ ߚ 3 ┵ᧃߦࠃࠆฃାାภ⁁ᘒ౒᦭㧘╬ߩᯏ⢻ࠍ⚵ߺ㕙ߢ޽ࠆ㧚ߎࠇߪ㧘࡙࠾㧛ࡑ࡞࠴㧛ࡉࡠ࡯࠼ࠠࡖࠬ ㄟߺ㧘┵ᧃߩ⒖േవࠍ੍᷹ߒߡ࡞࡯࠹ࠖࡦࠣࠍⴕ߁
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2.3 ࡑ࡞࠴ࡄࠬ໧㗴ߣ࡞࡯࠻࠳ࠗࡃࠪ࠹ࠖ

2            田中：ヘテロジニアスマルチホップ移動体無線通信の一検討    ↰ਛ㧦ࡋ࠹ࡠࠫ࠾ࠕࠬࡑ࡞࠴ࡎ࠶ࡊ⒖േ૕ή✢ㅢାߩ৻ᬌ⸛      107(A)Heterogeneous system

Robot control &monitoring
Infrared Bluetoothuetoothmodule module
odule

Collaborative work

Multihopmultimedia chatVideo monitoring & Sense

Radio restricted area

Visible light module
UHF
moduleMobile robot

Each communication device is equiped with error correction; switching (infrared); multipath
prevention; energy efficient routing such as mobility prediction and integrated search-and-send.

Fig. 4 Heterogeneous multihop remote-control for robot group
Start

Voice recognition by voice length
Speechto text

Snd

Hold button
down

Voice input

Input=Edit text

Transfer

Transfer

Voicesynthesis

input=“up”
Robot: forward
input=“down” Robot: backinput=“left”
Robot: left
input=“right”
Robot: right
input=“stop”
Robot: stop

Rcv

input
Text data
Translate

Speech output

Control signal output

Fig. 6 Voice command transfer

Fig. 5 Heterogeneous㧔1㧕⥄⿛ࡠࡏ࠶࠻㑆⋧ኻ૏⟎ߩᬌ಴㧦ฃାାภ⁁ᘒࡦߩ↹௝ߦᔕߓߡᢥሼ߿㖸ჿ౉ജߦࠃߞߡ߽ࡠࡏ

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Bluetooth ߽฽߼ߚㆬᛯᯏ⢻߳᜛ᒛߔࠆ 10)㧚ᢙߩࡠࡏ࠶࠻ࠍ㆙㓒߆ߟㅪ៤ᠲ❑ߢ߈ࠆ㧘ࡋ࠹ࡠࠫ㧔3㧕⥄⿛ࡠࡏ࠶࠻ߩ೙ᓮࠗࡦ࠲ࡈࠚ࡯ࠬ㧦 ᚻᦠ߈࠾ࠕࠬࡑ࡞࠴ࡎ࠶ࡊή✢ࠍ↪޿ߚ⥄⿛ࡠࡏ࠶࠻೙ᓮ
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ߪ㧘ᓥ᧪ߩㅢାࠪࠬ࠹ࡓ߇೑↪ߢ߈ߥ޿ἴኂ⃻႐╬▵ߩࡑ࡞࠴ࡎ࠶ࡊࠕࡊ࡝ࠤ࡯࡚ࠪࡦ߆ࠄ౉ജߔࠆ
߳ߩㆡ↪߇ᦼᓙߢ߈ࠆ㧚ࠃ߁ߦᄌᦝ 13)㧘ߐࠄߦ㧘FPGA ࡏ࡯࠼߆ࠄߩ಴ജ
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東京工業高等専門学校研究報告書（第44（2）号）
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受理）

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