Vol.
Vol.4747 No.1
No.1

昭和47年10月19日第４種学術刊行物認可
昭和47年10月19日第４種学術刊行物認可
平成28年１月15日発行
平成28年１月15日発行
（奇数月）
（奇数月）

0011
0011

農業に貢献するフルードパワー

東京
京都
都港
港区
区芝
芝公
公園
園三
三丁
丁目
目五
五│
│二
二二
二 電
電話
話（
（〇
〇三
三）
）三
三四
四三
三三
三│
│八
八四
四四
四一
一 Ｆ
ＦＡ
ＡＸ
Ｘ（
（〇
〇三
三）
）三
三四
四三
三三
三│
│八
八四
四四
四二
二
東
̶ 編集兼発行人 一般社団法人 日本フルードパワーシステム学会 振替口座 東京〇〇一一〇│三│一三三六九〇
̶
編集兼発行人 一般社団法人 日本フルードパワーシステム学会 振替口座 東京〇〇一一〇│三│一三三六九〇

〒
〒
105
105

フルードパワーシステム

フルードパワーシステム
フルードパワーシステム

昭和47年10月19日第4種学術刊行物許可
昭和47年10月19日第4種学術刊行物許可 平成28年１
平成28年１
月15日発行
月15日発行
（奇数月）
（奇数月）

ISSN
ISSN1346－7719
1346－7719

フルードパワーシステム
フルードパワーシステム

ISSN
ISSN1880－3121
1880－3121

日本フルードパワーシステム学会論文集
日本フルードパワーシステム学会論文集

日本フルー
日本フルードパワーシステム学会誌
ドパワーシステム学会誌

フルードパワーシステム
47 1
Jan.2016
Jan.2016 Vol.
Vol.

No.
No.

日本フルー
日本フルードパワーシステム学会論文集
ドパワーシステム学会論文集
TRANSACTIONSTRANSACTIONS OF
OF THETHE JAPAN
JAPAN FLUID
FLUID POWER
POWER SYSTEMSYSTEM SOCIETY
SOCIETY

特集「農業に貢献するフルードパワー」
特集「農業に貢献するフルードパワー」

第四十七巻
第一号（二〇一六）

東
京都
都文
文京
京区
区白
白山
山一
一│
│一
一三
三│
│七
七 ア
アク
クア
ア白
白山
山ビ
ビル
ル五
五階
階
東京
印刷
刷所
所 勝
勝美
美印
印刷
刷株
株式
式会
会社
社
印

1
日本フルードパワーシステム学会

一般社団法人
一般社団法人 日本フルー
日本フルードパワーシステム学会
ドパワーシステム学会

http://www.jfps.jp
http://www.jfps.jp

ISSN 1346―7719

LUID POWER SYSTE

第47巻 第 1号 2016年 １ 月

日本フルードパワーシステム学会誌

フルードパワーシステム
目

次

【挨拶】
年頭のご挨拶

築地 徹浩 ４

年頭にあたって小山紀，肥田 一雄 ５

特集「農業に貢献するフルードパワー」【巻頭言】「農業に貢献するフルードパワー」発行に当たって

柳田 秀記 ６

【解説】
農業機械における油圧技術
空気ジェットを利用した米粒などの選別機

中川 修一 ７
加藤 猛美，土澤 聡明 12

ロボットハンドによる農作物の収穫支援

伏見 卓也 15

マッスルスーツによる農作業支援の検討

小林

温室内環境の均質化に使用される循環扇

畔柳 武司 22

宏 18

【ニュース】The KSFC 2015 Autumn Conference on Drive and Control 参加記伊藤 和寿 25

【会議報告】
日本機械学会2015年度年次大会におけるフルードパワー技術研究動向

桜井 康雄 29

FPM2015におけるフルードパワー技術研究動向

小林

亘 31

【トピックス】
中国（上海）駐在日記

阪本 晴康 33

米国ボストン滞在記

吉田 和弘 36

【研究室紹介】法政大学高機能メカトロデザイン研究室の紹介

田中豊，坂間清子 39

共催・協賛行事のお知らせ

21

平成27年度 ウィンターセミナーのお知らせ「フルードパワー技術を支える要素技術」
28

平成28年春季フルードパワーシステム講演会 併設セミナー「フルードパワーシステムを変えるIoT，ICTの最新技術」のお知らせ

28

第10回JFPS国際シンポジウムのお知らせ

44

その他

42，43，45，46■表紙デザイン：山本 博勝 ㈱豊島

一般社団法人 日本フルードパワーシステム学会〒 105-0011 東京都港区芝公園３―５―22 機械振興会館別館102
TEL：03―3433―8441 FAX：03―3433―8442
E-Mail：info@jfps.jp

LUID POWER SYSTE【会告】ISSN 1346―7719

Vol．47，No. 1

January 2016

JOURNAL OF THE JAPAN FLUID POWER SYSTEM SOCIETY

FLUID POWER SYSTEM
Contents【Greeting Message】

New Year’s Greetings
Greetings of New Year from the Vice Presidents

Tetsuhiro TSUKIJI
Osamu OYAMA, Kazuo HIDA

４５Special Issue “Fluid Power Contributing to Agriculture”【Preface】

On the Special Issue“Fluid Power Contributing to Agriculture”
Hideki YANADA

６

Hydraulic Technology in Agricultural Machinery
Shuichi NAKAGAWA
Rice Sorters by using an Air Jet
Takemi KATO, Toshiaki TUCHIZAWA
Takuya FUSHIMIHarvest Support for Crop Via Robot Hand
Study on Assist for Farm Work by Muscle Suit
Hiroshi KOBAYASHI
Takeshi KUROYANAGIAir Circulator for Creating Uniform Microclimate in Greenhouses

７
12
15
18
22

【Review】【News】

Report on The KSFC 2015 Autumn Conference on Drive and Control 

Kazuhisa ITO

25

Yasuo SAKURAI
Wataru KOBAYASHI

29
31

Haruyasu SAKAMOTO
Kazuhiro YOSHIDA

33
36

Yutaka TANAKA,Sayako SAKAMA

39【Conference Report】
Researches on Fluid Power on the Annual Meeting of the Japan Society of
Mechanical Engineers in 2015
Research Trend of Fluid Power in FPM2015

【Topics】

Representative Diary in Shanghai, China
Overseas Research in Boston, USA【Laboratory Tour】

Mechatronics System Design Laboratory, Hosei Univeristy日本機械学会2015年度年次大会におけるフルードパワー技術研究動向【JFPS News】
21, 28, 42, 43, 44, 45, 46

The Japan Fluid Power System Society
c/o Kikaishinko Building
3―5―22 Shiba―koen, Minato-ku, Tokyo, 105―0011, Japan4

フルードパワーシステム

挨 拶

年頭のご挨拶

著

者

紹

介
つき

じ

築 地

てつ

徹

ひろ

浩

上智大学理工学部機能創造理工学科〒102-8554 東京都千代田区紀尾井町７－１
E-mail : t-tukiji@sophia.ac.jp

1983年上智大学大学院理工学研究科機械工学
専攻博士後期課程修了（工学博士），同大学助手
を 経 て1997年 ４ 月 足 利 工 業 大 学 工 学 部 教 授．
1999年４月上智大学理工学部教授，2014年４月
上智大学理工学部長，大学院理工学研究科委員長，2014年６月（一社）日本フルードパワーシ
ステム学会会長．現在に至る．

新年あけましておめでとうございます．年頭にあたり，ご挨拶を申し上げます．
日本フルードパワーシステム学会は，平成24年度に一般社団法人へ移行して３年半が経過し，一般社団法人としての学会運営も順調に行われています．
また，私は会長を仰せつかってから約１年半が経過いたしましたが，その間，学会が会員の皆様にとってより魅力的なものであるようにとの思いからさま
ざまな施策に取り組んでまいりました．特に産学連携の強化，国際的な学術基盤の強化，財政基盤の強化等に力を入れてまいりました．新年にあたり，それぞれの現状と抱負を述べさせていただきます．
先ず産学連携については，これまで，工業会との連携を積極的に深めて来ました．この培われてきた
絆を一層深めると同時に，“フルードパワー研究者
リスト”および“出前講座”やセミナーなどのより一層の充実を推進してまいります．また，昨年度から始まった研究委員会『国内外のフルードパワーシ
ステム研究開発動向調査委員会』は，国内外の研究
開発動向を調査し，国内で注力すべき研究開発テー
マを探究することを目的にしており，産学連携に貢特に，昨今の社会的グローバル化にともない国際的な学術基盤が重要となっています．学会では，春と秋の国内講演会および３年に一度の国際シンポジウ
ムを主催しています．春の講演会は総会とともに東京で開催されますが，秋の講演会は東京以外で開催されます．
一方，論文投稿につきましては，2013年１月から電子投稿に移行しましたが，論文数の減少には頭を悩ましているところです．フルードパワーシステ
ム 学 会 論 文 集 お よ び 英 文 論 文 集 で あ るJFPSInternational Journal of Fluid Power System を
J-STAGEで公開する等，さまざまな論文数増加のための試みを始めています．今後，論文投稿数を増やすには，学術基盤の一つである講演会および論文集の規模や質を高めていく必要があると思っています．
ちなみに，一昨年松江市で開催された国際シンポジ
ウムでの優秀論文がJFPS International Journal of
Fluid Power Systemに掲載されておりますのでぜひご覧ください．
また，昨年に引き続き，グローバル化の強力なツールである，学会の英文HPを充実させていきた
いと考えています．
財政基盤の強化は，会員数の増加につきますが，一進一退の傾向が続いています．今後とも，会員皆さんのより一層の協力をお願いします．
以上述べてきましたように，今後も引き続き，本学会での３つの方針すなわち財政基盤・産学連携・国際的学術基盤のそれぞれの強化を進めてまいりた
いと思います．
最後になりましたが，フルードパワー技術の発展献していくものだと確信しています．

を目指し，微力ながら最大限の努力をしてまいります．本年も会員の皆様のご理解とご協力を賜ります
ようよろしくお願い申し上げます．

次に国際的な学術基盤についてです．学術基盤は，学会としての存在意義を示すために必要不可欠です．



4

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）（原稿受付：2015年10月 １ 日）

小山・肥田：年頭にあたって

5挨 拶

年頭にあたって

著

者

紹

介
お

やま

おさむ

小 山

紀

明治大学理工学部〒314-8571 川崎市多摩区東三田１－１－１
E-mail : oyama@meiji.ac.jp

明治大学理工学部専任教授．（一社）日本フ
ルードパワーシステム学会副会長，（一社）日本
機械学会，（公社）計測自動制御学会，（公社）
日本設計工学会などの会員，工学博士．
ひ

だ

肥 田

かず

一

お

雄

川崎重工業株式会社精密機械カンパニー〒651-2239 神戸市西区櫨谷町松本234
E-mail : hida_k@khi.co.jp

川崎重工業株式会社，（代）常務取締役，精密機械カンパニープレジデント，（一社）日本フ
ルードパワーシステム学会 副会長，
（一社）日本機械学会会員．

1．は じ め に
新年あけましておめでとうございます．年頭にあたり，平成26，27年度副会長を仰せつかっています私たちの連名でご挨拶を申し上げます．
昨年度の新年のあいさつでは多発した自然災害に触れました．今年も大規模な水害が発生しました．
洪水で溢れた水がポンプで汲み出されるシーンが報道されるたび, フルードパワー機器が人の生活復旧支援に必須である事実を再度確認されられました．

2．この２年間の取り組み

リットの実質化・明確化を急務としています．
2.2 連携強化
中国とイベントを通じた招聘，派遣事業を定常的に実施しています．本年度韓国でおこなわれた建設
機械関連の講演会には，築地会長から命を受け, 国際委員会が会員に対し積極的に参加を募りました．
最近，アジアのある国から本学会に連携依頼がありました．これから発展しようとする国では，フルードパワー技術は非常に注目されている対象であることを知りました．工業会とも連携の上，これらの国に対しても連携を強化して行きたいと考えております．
2.3 運営の迅速化
会員からの要望や提案に対し直ちに対応できるよう心がけています．築地会長の強い指導力のもと，学会内組織の垣根をこえた迅速な意思疎通が図られています．以下の新たな研究委員会が迅速に立ち上がったのもその成果といえます．
2.4 開かれた学会に賛助会員への新たな形態のサービスを始めています．賛助会員企業が関心を持つ事項を学会が積極的に受け入れます．そのひとつとして外国におけるフルードパワー研究に関する調査がありました．理事
会で迅速な審議が行われ，今年度４月に研究委員会「国内外のフルードパワーシステム研究開発動向調
査委員会」として発足させました．今後とも賛助会員にとって価値のある企画，イベントなどを検討してまいります．

築地会長のもと, 以下について取り組んでいます．
すでに成果が表れたものもあります．
2.1 学会基盤の強化
学会の財政基盤の確立には会員数の増強がもっとも重要です．活動を活性化し, 新たな分野からの会員獲得を図る必要があります．しかし一方で，団塊世代の退職による急激な退会者増加が危惧される状

３．お わ り に
学会運営には，なによりも会員の皆様のご理解・ご協力が必要です．どうかよろしくお願い申しあげます.
（原稿受付：2015年 ９ 月25日）

況であることも事実です．永続して会員であるメ

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

5

6

フルードパワーシステム

巻 頭 言「農業に貢献するフルードパワー」発行に当たって

著

者

紹

介
やな

だ

柳 田

ひで

秀

き

記

豊橋技術科学大学〒441-8580 愛知県豊橋市天伯町雲雀ヶ丘１－１
E-mail : yanada@me.tut.ac.jp

1982年豊橋技術科学大学大学院工学研究科修士課程修了．同年同大学教務職員，1992年同助教授，2012年同教授，現在に至る．電気力を利用した絶縁性液体の浄化と流動，摩擦のモデリ
ング等の研究に従事．日本フルードパワーシス
テム学会，日本機械学会などの会員．工学博士．

日本における農業従事者数は年々減少し，平均年齢は上昇している．平成22年度時点の調査によると従事者数は約205万人，平均年齢66.1歳，年齢構
成のピークは70歳以上の層にある1）．日本の人口構
成における若年層の減少に伴い，日本人の平均年齢も上昇しているが，農業従事者の平均年齢は日本人の平均年齢を20歳上回っている．改めてこのような統計情報を見ると，日本の農業の将来が心配である．
人力や畜力に頼っていた時代の重労働から農作業者を解放し，また，農作物の生産性を高めるために農業機械が開発されてきた．その源流は明治時代に遡れるそうであるが，広く普及するようになったのは，終戦後の高度成長期のようである．トラクタ，
コンバイン，田植機に代表される農業機械の走行駆
動系や作業系には油圧システムが使われており，高度な油圧制御や車速制御などが導入され，作業時間の大幅な短縮などに貢献している．また，CO2排出削減が求められる中，農業機械も効率を高めるなどの改善が行われている1）．
筆者の大学の周辺には多くのビニールハウスがある．内部の温度や湿度などの調整は作物の効率的な開発が試みられている．人の目と手に勝るのはなかなか容易ではないようであるが，カメラを用いて生育状況を識別し，作物を一つ一つ自動で収穫するシ
ステムが考案されている．収穫作業を行うアクチュ
エータに空気圧が利用されている．
今日のように農業従事者の高齢化が進行している
時代にあっては特に，農業の機械化・ロボット化に加えて，農作業者の筋力を補助する装具の開発が重要である．当学会においても，主として空気圧を使用した動作補助具の研究成果が多く発表されている．
従来は主に福祉・介護という視点から取り組まれていたように思うが，筋力補助具を農作業などに応用する取り組みがなされている．
収穫後の工程として，収穫した作物の中から不良なものを除外する作業が必要になる．特に米粒などの細かい物の中から同程度の大きさのごみなどを除外する作業は難しそうに思えるが，空気ジェットを利用して除去を可能にする技術が開発されている．
以上のように，農業にはフルードパワー技術や流体解析技術が利用され，農作業の効率化，生産性の向上，作業者の負担軽減に貢献している．本特集ではこれらの話題に関する最新の情報を紹介している．
中川修一氏には農業機械の油圧技術と騒音問題について，畔柳武司氏には循環扇による温室内環境の均質化についてご解説頂いた．そして，収穫用空気圧
アクチュエータについて伏見卓也氏に，空気圧を利用した筋力補助具について小林宏氏に，また，空気ジェットによる米粒などの選別技術について加藤猛
美氏・土澤聡明氏にご解説いただいた．
ご多忙の中，ご執筆をお引き受けいただき，興味深い記事をお書き頂いた執筆者の皆様に厚く御礼申

生育やコストに大きく影響するはずである．太陽光
し上げる．
参考文献
を浴びるハウス内の空調は容易ではないと推測され
１ ）農林水産省，農業機械をめぐる現状と対策，（2013）
るが，数値流体力学（CFD）などを利用することでhttp://www.maff.go.jp/j/council/sizai/kikai/16/pdf/
ハウス栽培における生産性の向上が試みられている．
data2_2.pdf#search='%E8%BE%B2%E6%A5%AD%E
稲や麦のように規則正しく生育している作物の収穫とは異なり，りんご，みかん，イチゴなどの収穫は機械化が容易ではない．この収穫作業も作業者の負担になっているが，この収穫作業にも種々の技術

6フルードパワーシステム

第47巻

第１号

6%A9%9F%E6%A2%B0+%E8%BE%B2%E6%9E%97%E6%B0%B4%E7%94%A3%E7%9C%81 

2016年１月（平成28年）（原稿受付：2015年11月13日）

中川修一：農業機械における油圧技術7

解 説

農業機械における油圧技術

著

者

紹

介
なか

がわ

中 川

しゅう

修

いち

一

ヤンマー株式会社 中央研究所 研究センター〒521-8511 滋賀県米原市梅ヶ原2481番地
E-mail : shuichi_nakagawa@yanmar.com

1997年九州大学農学部農業工学科卒業．ヤンマ ー ㈱ 入 社， 中 央 研 究 所 に 配 属，2007年 米 国
Rice University客員研究員を経て2015年現在，同社主幹研究員．流体，音響，伝熱工学の研究に従事．日本フルードパワーシステム学会，日本機械学会，自動車技術会の会員．

転者耳元位置の騒音レベルである5）．キャビンを有する機種（Cabin）は70dBから85dB程度であるが，運転者にとって快適と言えるレベルにはない．また，
キャビンを有しない機種（Rops）では，短時間で聴覚障害が生じ得る90dB前後である．他の音源とともに油圧システムに起因する騒音が寄与しており，低騒音化が急務である．

1．は じ め に
我が国の農業生産額，農業所得，農業就業人口は，
いずれも低調に推移している1）．食料自給率においても，供給熱量ベース，生産額ベースともに，ここ
10年横這いである2）．自給率の最適値には議論の余地があるが，国内農業が活性化しているとは言い難
い．経済学の同時方程式モデルを用いた統計的アプ
ローチによって，都道府県別の食料自給率に関する説明変数が報告されている3）．その文献の中では，食料自給率に寄与が高い説明変数はトラクターの普及台数であり，農家や農業法人への融資や助成が効

図１

果的と述べられている．このように農業機械が，国
内農業の活性化の一助となり得ることが示唆されている．海外では，欧米の大規模営農，アジア諸国における旺盛な農作業の機械化，賃耕，賃刈り業者の存在など，国内とは状況が異なる．しかしながら，効率的な食料生産の実現という農業機械の役割は何ら変わらない．したがって，油圧によって作業を行う農業機械が，国内外の状況に貢献していくには，油圧技術の高度化に負うところが大きい．
農業機械の騒音レベルは，同等出力の乗用車や建設機械と比較して高い傾向にある．日本産業衛生学会では，聴力保護の立場から暴露時間に対するA特性音圧レベルの許容値を勧告している4）．１日あたり８時間暴露の場合は85dB以下，24時間暴露の場
合は80dB以下が許容値である．図１は，生物系特定産業技術研究支援センターが型式検査成績表として公開している2006年から2010年のトラクター運トラクターの運転者耳元位置騒音（けん引走行7.5㎞ /h）

また，近年では，機械騒音の音質が重要視されている6）．不快な音や気になる音は，人にストレスや疲労を与えるが，危険をともなう農作業において，運転者のストレス低減は安全性にかかわる．
本稿では，農業機械とその役割を支える油圧技術を紹介し，その代償として生じる騒音問題について述べる．なお，農業機械は多種多様で，乗用車などと比較して一般論が成立しにくい．したがって，限定的な内容となることをご容赦いただきたい．

2．農業機械の紹介
農業機械の代表格はトラクターと言える．担う農作業の汎用性から他の農業機械と比較して普及台数が多い．主な機能として，ⅰけん引，ⅱ作業機への回転動力の伝達，ⅲ作業機への油圧動力の伝達がある．ここで作業機とは，トラクター本体に取り付け

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

7

8

フルードパワーシステム

られ，土壌などの作業対象に対して仕事を行う機械である．
ⅰけん引をともなう作業の代表例は，図２に示す
すき
プラウと呼ばれる犂による耕起であり，機械化前は家畜によるけん引が行われていた．重負荷作業となることが多く，エンジンには低速トルク，トランスミッション（TM）には伝達効率が要求される．

図４

トラクターによるローダ作業

止まる）には，TMに加え，パワーステアリングや

図２

トラクターによるプラウ作業

ⅱ回転動力を必要とする作業機としては，図３に示すロータリが良く知られている．回転軸に設けられた耕うん爪による砕土，整地作業を担う．エンジンからPTO（Power Take-Off）と呼ばれる出力軸への動力伝達は歯車機構によるが，ロータリの昇降および水平制御は油圧システムが担う．

ブレーキに油圧システムが装備されている．
トラクターによる土壌整備の次工程に，苗の植付け作業がある．稲作では田植機，畑作では野菜移植機などが用いられる．土壌と作物のインターフェー
スとなるこれらの機械は，作物に応じた複雑な機構を有し，ロボットの色合いが強い．植付け部の昇降に油圧システムが用いられるほか，トラクターと同様に，車両の基本機能に油圧システムが利用されている．
育成した作物を収穫する機械には，コンバインや野菜収穫機がある．ここでコンバインとは，図５に示す作物の刈り取り機能，脱穀機能，選別機能の複
せん ば ことう み合機であり，機械化前は鎌，千歯扱き，唐箕が用いられていた．刈取り部の昇降に油圧システムが使われており，作物の刈高さを一定に保つために制御系が構築されている．車両本体には水平制御装置が装備され，姿勢制御がなされている．国内では走行部に履帯が用いられることが多く，直進用の静油圧式

図３

トラクターによるロータリ作業

ⅲ油圧動力を必要とする作業機としては，図４に示すローダがある．バケットを油圧アクチュエータ
で動かし，建設機械のホイルローダのような作業が可能となる．
そのほか，車両としての基本機能（走る，曲がる，

8

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

図５

コンバインによる収穫作業9中川修一：農業機械における油圧技術

TM（HST）と旋回用のHSTが装備されている．また，高度なリンク機構と組み合わせて，乗用車のような
ステアリングホイールによる操舵システムを装備す
るHSTシステムもある7）．

3．車両機能に関する油圧技術
基本的な機能として，高いけん引力と農作業に応じた最適な車速が求められる．したがってTMには，伝達効率，最適な車速を実現し得る変速比，操作性が求められる．
歴史的に古い種類として，クラッチ操作による動力のオンオフを必要とする歯車伝達機構がある．伝
達効率が高い反面，変速時のクラッチ操作が面倒である．また，有段変速比のために，農作業にふさわ
しい車両速度と必要動力が得られるエンジン回転速度とのマッチングが限定的となり，作業性の低下やエンジンを含めたパワートレインとしての省エネ性が最適となりにくい．
ついで，1980年代頃に歯車の同期機構を有した
歯車伝達機構が登場した．滑らかな変速が可能となり，作業性が向上した．その後すぐに，歯車への動力伝達機構に油圧クラッチを設けた種類が現れ，変速時に動力のオンオフ用クラッチを操作する必要がなくなった．なお，有段変速比の課題は残っているが，多段化による改善が進んでおり，今なお現役の技術である．さらに近年では，Volkswagen社が量
産乗用車用として世界に初登場させたデュアルク
ラッチトランスミッションの類が農業機械にも搭載された．
一方，農業機械における油圧式TMは，1970年代
以前から研究されていたが8），HSTおよびHSTと遊星歯車を組み合わせた油圧機械式TM（HMT）が2000年前後から順次量産化された．無段変速化さ

図６新しい構造のHMT

コンバインにおいては，収穫作業時に前後進の繰り返しが多用されるため，斜板の角度調整で前後進が得られるHSTがTMとして主流となっている．
海外での普及台数が多い農業機械にローンモアがある．芝および雑草の刈取りや集草という作業の特徴から，旋回性が要求されるが，HSTを搭載することによって半径ゼロの旋回を可能にしている．

4．作業機能に関する油圧技術
農業機械は，自走のみの運転モードと農作業をともなう運転モードがあるため，作業機の昇降が必要である．TMとは別の油圧ポンプを搭載し，アクチュエータによって作業機を昇降する．また，制御系と連動し，農作業に応じた高さ調整がなされる．
作業に水平性が要求される場合には，図７のように
油圧アクチュエータによる水平制御が行われる．
昇降と水平制御に一つの油圧ポンプ用いる場合は，分流弁が用いられる．油圧ポンプの流量は，エンジン回転速度と連動するが，応答性が必要な水平制御
用アクチュエータには一定流量が求められるため，優先的に定流量が供給される．一方，昇降用アクチュエータには余剰流が供給されるよう設計される．

れたことにより，作業性と操作性が向上した．ただし，HSTとしての全効率が70%程度7）であるため，伝達効率がやや犠牲となった．新しいHMTとして，
図６に示すような遊星歯車を用いず，入出力軸が同軸 上 に あ るHMTが こ こ10年 で 現 れ た． バ ル ブ プ
レートが無く，高低圧をスプールによって切り替えられるため，バルブプレートとプランジャブロック
間の摺動抵抗や漏れがないこと，全体が作動油に浸かっておらず，攪拌抵抗がないこと，遊星歯車がな
いことなどから，一般的なHMTと比較して伝達効率が向上した．
トラクターにおいては今なお，歯車式TMを装備する機種と油圧式TMを装備する機種が両方存在することから，それらの一長一短はどちらも捨てがた
いことが示唆されている．
フルードパワーシステム

図７
第47巻

作業機の水平制御第１号

2016年１月（平成28年）

9

10

フルードパワーシステム

アクチュエータの作動は，方向制御弁で行われるが，オンオフ電磁弁や電磁比例弁が用いられる9）．
さらに，タンデム型の油圧ポンプを採用して，昇エンジン系の騒音が抑制されている．今後，原動機の一部もしくは全部に電気モータが使われることになると，原動機の騒音がさらに低下し，油圧系の騒

降／水平制御の油圧回路とパワーステアリングの油
圧回路に対してワンポンプシステムとする機種もある．システムが簡素化される一方で，パワーステア

音が相対的に高くなることが予想できる．
HSTをはじめとする油圧式TMの低騒音化についリングはエンジン低速時においても操舵に必要な流量を確保するよう設計されているため，エンジン高速時には作動油が過剰供給となり，エネルギー損失となる．このように用途が異なる複数のアクチュ
エータに対して，作動油の供給を一つの油圧源で賄う場合，すなわち弁制御方式の場合には，エネル
ギー損失が生じがちであり，さらなる工夫が求められている．

5．農業機械に使用される作動油
農業機械のリリーフ圧設定としては20MPa前後が多い10）．また，国内向けトラクターについては，
四季を問わず稼働するため，ある程度広い温度範囲で使用されることが想定されている．これらの点では，農業機械の作動油は建設機械と似た使用環境にあるが，TMの潤滑油として兼用されることがある11）．したがって一般的な作動油と比較して，ギヤ油としての機能を加えられたものがある．ISO粘度
グレードはVG46前後，粘度指数は150前後の作動油が多く，粘度指数が200を超えるものもある．

6．農業機械での油圧技術と騒音
図８に，エンジン出力30kWクラスのキャビン搭
載トラクターにおける運転者耳元騒音に対する各音源の寄与率を示す．音圧計測時の条件は，エンジン
定格回転速度，走行速度ゼロ，油圧機器は操作なし
であり，この機種はTMにHMTを装備している．同図より油圧系からの寄与が最大で，吸排気音を含む
エンジン系の寄与よりも高い．この機種は，静粛性の面で先進的な部類であり，キャビンおよびディー
ゼルエンジンが防振支持され，従来寄与が高かったては，バルブプレートにノッチを設け，プランジャに予圧縮を加える方法など12），一般的な油圧機器で行われる対策が施されている．ただ，依然として歯車機構のTMと比較すると騒音レベルは高く，さらなる改善が期待されている．
作業機用やパワーステアリング用の油圧システム
では，サイドブランチ13）やヘルムホルツ共鳴器14）による圧力脈動の減衰方法が良く知られているが，油圧ポンプの回転速度が可変となる農業機械では，数百Hzにわたる広帯域の脈動に対して効果的かつ安価な対策が求められている．
また，低騒音化の観点から油圧回路を設計するには，圧力脈動の計算が必要である．計算に必要な油圧ポンプの流量脈動と内部インピーダンスについて
は，油圧ポンプの固有特性であり，これら特性の計測方法がISO10767に規定されている．また，農業機械メーカーが低脈動の油圧ポンプを選定するにあたって，このポンプ固有特性の評価は便利である．
各油圧ポンプの固有特性をISOに準拠して計測するのは面倒であるため，効率などと同様に，油圧ポンプの製造元より入手できる仕組みが求められている．
図８に示す機種ではファン騒音が抑制されている
が，農業機械は，乗用車と比較して作業時，すなわ
ち重負荷時の走行速度が低く，エンジンルーム内の冷却をファンによる送風に依存している．また，多くは，作動油を冷却するために空冷のオイルクーラを装備しており，冷却風量を確保するためにファンが増速され，騒音が増大している．この風量確保と低騒音化の二律背反問題については，大きく二つのアプローチがある．
一つ目は，音源の対策である．乗用車の冷却ファンを対象に，ファン周りの流れ場を制御し，低騒音化を行った研究15）や，ローンモアのブレードを対象に，数値流体解析による音源の可視化と低騒音化を行った研究16）などが，農業機械のファン騒音低減化に応用されている．
二つ目は，エンジンルームの遮蔽である．冷却風量を確保しつつ，音源を内包するエンジンルームを遮 蔽 す る た め に， 内 部 の 流 れ 場 が 工 夫 さ れ て いる17）．近年では数値流体解析による設計検討が行われているが，逆解析の手法を応用し，冷却風量を目

図８10トラクターの運転者耳元騒音における音源の寄与率
フルードパワーシステム

第47巻

第１号

的関数として，エンジンルームの開口率に関する設計感度を得る方法が提案されている18）．

2016年１月（平成28年）

中川修一：農業機械における油圧技術

今後はこれらに加えて，作動油の発熱量を抑える
アプローチが必要と考えられる．発熱量の抑制にともなうオイルクーラの低容量化は，ファン騒音の低減が期待できるが，このアプローチは省エネルギー化と軌を一にしており工学的に価値が高い．
物理音響としての側面のほかに，運転者の疲労防止を目的とした心理音響の取り組みが必要とされる．
シャープネスを用いた甲高い音の評価や，ラフネスを用いた変動感の評価などに加え，油圧機器の動作時と非動作時における音圧差などが評価され，運転者のストレス低減に向けた取り組みがなされている．
将来的に原動機が電動化した場合には，物理音響として油圧系の寄与が高くなるうえに，心理音響面での課題発生が予想される19）．

7．お わ り に
食料生産を支える農業機械は，人の営みにおける基幹的な機械と言える．国内農業の発展や世界的な食糧問題に対してさらなる一助となることが期待されており，それを支える油圧システムの高度化が今いっそう求められている．本稿では，多種多様という言葉がふさわしい農業機械について，大同小異と割り切って油圧技術およびその周辺技術としての騒音 問 題 を 紹 介 し た．80点 を 得 る 努 力 と そ こ か ら
100点に到達する努力が異なるように，成熟産業と言える農業機械およびそれを支える油圧技術の高度化は，高い難易度の克服が求められており，大同小異の小異に目を向けた取り組みが必要と考える．したがって，工学的に汎用性が高い研究はもとより，対象とする機械特有の限定的条件下での研究についても，油圧技術および騒音抑制技術などの周辺技術の研究成果が期待されている．
最後に，農業機械について情報提供いただいたヤ
ンマー株式会社，アグリ事業本部，開発部の各位に感謝の意を表します．
参考文献
１ ）今野聡，農業機械を取り巻く情勢，農業機械学会学会誌，Vol. 74，No. 6，pp. 386-393（2012）２ ）平成26年度食料需給表，農林水産省大臣官房食料安全保障課，（2015）３ ）山口三十四，中川雅嗣，衣笠智子，日本の都道府県別
食料自給率の決定と農業生産構造，農林業問題研究，Vol. 46，No. 3，pp. 313-324（2010）11４ ）日本産業衛生学会，許容濃度等の勧告（2014 年度），産業衛生学雑誌，Vol. 56，pp. 162-188（2014）５ ）国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構，
生物系特定産業技術研究支援センター型式検査成績表，
http://www.naro.affrc.go.jp/brain/iam/test/tstkmn/
index.html
６ ）中島一，極低騒音型油圧ショベルの開発と商品化，平
成22年度中国地方建設技術開発交流会資料，（2010）７ ）日高茂實，強制デフ式操舵システムの開発（第 ３ 報）－実機に合わせた操作枝術の追求－，農業機械学会誌，
Vol. 68，No. 1，pp. 128-135（2006）
８ ）伊藤義典，猿丸敏之，車両用油圧駆動装置の特性解析，
日本機械学会論文集（第 ２ 部）
，Vol. 42，No. 356，pp.
1185-1198（1976）
９ ）堤俊雄，谷野昌洋，山北次郎，農業用トラクタ作業機の油圧バルブ制御方式－比例ソレノイドの電流補正制御－，農業機械学会誌，Vol. 69，No. 3，pp. 83-90（2007）10）農業機械の評価と最新機械の動向，独立行政法人農業・
生物系特定産業技術研究機構生物系特定産業技術研究
支 援 セ ン タ ー， 革 新 的 農 業 技 術 習 得 研 修 テ キ ス ト，
（2004）
11）紙森拓弥，農業機械用潤滑油の統一規格化への取り組み，
潤滑経済2015年 ２ 月号，No. 597，pp. 34-37（2015）12）Edge, K. A., Designing quieter hydraulic systems–Somerecent developments and contributions, Proceedings of
the Japan Fluid Power System Society, International
Symposium on Fluid Power, Vol. 1999, No. 4, pp. 3-27
（1999）
13）一柳隆義，小嶋英一，竹下清一郎，実システムにおける“可変共振モード形サイドブランチ”共鳴器の最適設定，日本機械学会論文集C編，Vol. 67, No. 659, pp.
2204-2211（2001）
14）栗林哲也，一柳隆義，西海孝夫，ヘルムホルツ型油圧サイレンサの減衰特性に関する研究（容量およびネックの寸法形状が減衰特性に及ぼす影響），日本機械学会
論文集，Vol. 80，No. 814，pp. 1-16（2014）15）赤池茂，菊山功嗣，自動車用冷却ファン騒音の低減について，ターボ機械，Vol. 21，No. 9，pp. 558-566（1993）16）中川修一，齋藤昌弘, 半開放型スクロールケーシングを有する回転機械の騒音同定と制御に関する研究，日本機械学会論文集B編，Vol. 79, No. 803, pp. 1232-1242（2013）17）船橋茂久，中村和則，両吸込ターボファンを用いた低騒音エンジン冷却システムの開発，日本機械学会論文
集B編，Vol. 66, No. 644, pp. 1120-1125（2000）
18）中川修一，桃瀬一成，池島薫，ノンパラメトリック感度解析を用いた産業車両におけるエンジンルームの熱管理手法，日本機械学会論文集B編，Vol. 79, No. 805,
pp. 1774-1783（2013）19）中川修一，一柳隆義，西海孝夫，油圧システムの温度変化による圧力脈動の挙動，日本フルードパワーシステ
ム学会平成27年春季フルードパワーシステム講演会論
文集，pp. 97-99（2015）


フルードパワーシステム（原稿受付：2015年11月11日）

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

11

12

フルードパワーシステム

解 説

空気ジェットを利用した米粒などの選別機

著

者

紹

介
か

とう

加 藤

たけ

猛

み

そこで，今回，空気ジェットを利用した米粒の選
別機と本技術を応用した他の用途について解説する．

美株式会社コガネイ〒184-8533 東京都小金井市緑町３－11－28
E-mail : katoh-tm@koganei.co.jp

1982年日本工業大学電気工学科卒．同年株式会社コガネイに入社．空気圧電磁弁，比例制御弁の開発，要素研究開発に従事，現在に至る．
日本フルードパワーシステム学会．日本フルー
ドパワー工業会．
つち

ざわ

土 澤

とし

聡

あき

明

株式会社コガネイ〒399-4102 長野県駒ヶ根市飯坂２－６－１
E-mail : tsuchisawa@koganei.co.jp

1997年日本文理大学工学部航空工学科卒．同年株式会社コガネイに入社．小型空気圧電磁弁，
高速バルブの開発に従事，現在に至る．日本フ
ルードパワー工業会．

1．は じ め に
私達の食生活で主食といえば，やはりご飯の比率が 高 い で あ ろ う．1970年 代 前 半 頃 ま で， 炊 き 上
がったご飯を食べたときに「ガリッ！」と，歯に衝撃を受けて思わず口の中から小石を取り出した経験

図１

選別機の食品ワーク

2．空気ジェットを利用した米粒の選別機のある方は少なくはないであろう．脱穀や精米時に，選別機は，米粒の色や形を高速画像処理にて良否
小石が混入し気付かずにそのまま炊き上げたためで，の判別を行い，高速で作動する高速電磁弁にて不良
美味しい食事が一瞬にしてまずくなってしまったのの米粒や異物などを空気銃のごとくピンポイントでではないだろうか．
排除する．このことから，選別機のパフォーマンス
現在市販されているお米では，このような嫌な経は高速で流れる大量のワークからいかに速く不良品
験をすることはほぼ皆無になったのではないかと思う．それは，空気ジェットを利用した選別機などにより精米後の小石や異物などを取り除いているからだといえる（図１）．
空気ジェットによる米粒の選別機には，異物を検出する画像処理装置と空気ジェットを出す電磁弁とが搭載されており，大量の米粒などを選別するために高速画像処理と高速作動する電磁弁（以下高速電磁弁）の技術が不可欠である．そして，この技術は食品以外に電気部品のチップ抵抗などの選別機などにも応用されている．

12

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

だけを排除できるかということになる．
秒速数メートルで流れるワークに対し，不良品だ
けを的確に排除するためには，高速電磁弁の応答時間の高速化とそのバラツキの最小化が必要である．
例えば，良品と不良品が交互に混ざり合うワークが５㎜間隔で秒速２メートルの速さで流れる場合，選別工程には2.5msecの間隔で流れてくることになる．
この領域で不良品だけを排除しなければならない．
図２の“高速電磁弁のノズル出口圧力波形”を見ていただきたい．上段に示すのが駆動用の電圧波形，

2016年１月（平成28年）

加藤・土澤：空気ジェットを利用した米粒などの選別機

13中段に示すのがノズルから吐出された時の圧力波形である．電圧がONしてから圧力が立ち上がるまで

境性能について考慮する必要がある．
3.1 高速電磁弁の構造の時間が①，電圧をOFFするまでの保持時間が②，電圧をOFFにしてから圧力が立下がるまでの時間が③，ノズルから吐出された圧力の大きさを④．そし

一般に，空気圧電磁弁の弁体構造はポペット形とスプール形の２種類に分類される．高速電磁弁では，弁体が弁座に対して垂直方向に動くポペット形が採て下段に示すのが，理想状態の圧力波形である．

用されており，空気の流路を開閉する構造となっている（図３）．

図３

図２

ノズル出口付近の圧力波形

図２の内容から，①：不良品を確実にキャッチする時間②：不良品を確実に排除する印加時間③：共連れを極限まで少なくする時間④：不良品を確実に排除する必要圧力（ワークの大きさや質量等で設定）⑤：通電時間の短縮を検討出来る時間と捉えることができる．
特に①③の時間は，高速電磁弁の性能に大きく関高速電磁弁ポペット形

特徴として，ソレノイドには短いストロークで大きな吸引力を得ることのできる平板型を採用しており，弁体の移動距離が短く応答時間の高速化が可能である．また，摺動部が少ないため耐久性にも優れている．
3.2 耐環境性
生産加工ラインや装置自体の設計にもよるが，高速作動弁は加工品のカスや油，洗浄水などが直接かかる悪環境下に設置されることが多い．この対策として，写真１の防水パッキン付きコネクタを採用することで電磁弁内部への水やほこり侵入を防ぐことができる．

わる部分であり，色彩選別機のパフォーマンスに直結するパラメータである．下段に示す理想状態の圧力波形は，今後，高速電磁弁が目指すところであり，
選別精度および生産処理能力の向上に貢献すると考える．

3．空気ジェットに使用される高速電磁弁
シリンダなどのアクチュエータを駆動させる一般的な電磁弁は，ワークの把持や移動などに使用されることが多いため，作動回数は毎秒１回以下である
ことが多い．しかし，選別機に使用される高速電磁弁は使用する圧力にもよるが，毎秒数百～ 1000回で高速作動する必要があるので，一般の電磁弁と構造が異なる．また，ワークが農作物の場合，水やほこりがある場所で使用されることが多いため，耐環

写真１

コネクタは防水パッキン付き

4．空気ジェット技術を応用した他の用途
工場内でのエアブローは，切削油や切粉の除去，
塵やほこりの除去，冷却などを目的としている．特フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

13

14

フルードパワーシステムに，切削油や切粉，および塵やほこりの除去などでは，高速作動弁による空気ジェット技術を応用した
間欠ブローエアの衝撃波が引き剥がし効果としてとても有効である．間欠ブローエアは，高速作動弁をON ／ OFFさせたパルス状のエアであるため連続ブローに比べてエア消費量が格段に減らすことができる（図４）．たとえば，ON ／ OFFデューティ比を50％とすれば，消費エアはほぼ50％削減できる．
また，引き剥がし効果により作業時間が短縮可能であるため，工数の削減も期待できる．

5．お わ り に
圧縮空気は，シリンダなどのアクチュエータを駆動させるだけではなく，エアを直接吹きかけて穀物や作物の選別，皮剥きなどに使用することができる
流体であると言える．
また，最近では貿易の自由化などにより生産コストの削減や食の安全がとても大きな問題となっている．そこで，人手不足で悩む国内農家および世界のあらゆる土地で安全な食材を生産し続けられるよう，
私達空気圧機器メーカーはさらなる技術革新で社会に貢献できる機器を開発していかなければならないと考えている．
参考文献
１ ）土澤聡明：空気圧用高速電磁弁の応用，日本フルード
パワー工業会，Vol. 28，No. 1，p. 43-46（2014）２ ）粂野創太郎，大木弘一：電磁弁，油空圧技術，日本工業出版，Vol. 49，No. 6，p. 36-37（2010）


図４

14

間欠ブローのイメージ

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）（原稿受付：2015年10月28日）

伏見卓也：ロボットハンドによる農作物の収穫支援

15

解 説

ロボットハンドによる農作物の収穫支援

著

者

紹

切り口から製品開発，技術的なアプリケーションへ

介
ふし

み

伏 見

たく

卓

や

也

フエスト株式会社〒224-0025 神奈川県横浜市都筑区早渕１－26－10
E-mail : takuya.fushimi@festo.com
1999年武蔵工業大学 電子通信工学科卒．東芝
情報制御システム㈱，㈱ヨコオを経て，2007年
フエスト㈱に入社.セールスエンジニアとして現在に至る.

1．は じ め にの応用へとつなげる考え方で現在まで多くのプロジェクトにより生産性の向上に寄与してきた．
2.2 フィングリッパの構造
フィングリッパのハンド構造は，先端を合せた三角形となる２本の柔らかいバンドからなり，そのバ
ンド同士は一定間隔に配置されたブリッジとの組合せにより成り立っている（図１）．この柔らかく強度を持った構造は農作物等の対象物を掴むという横からの圧力を受けた際，その形状に自然となじむよ
うに成形され，過剰負荷のない把持力として変換される（図２）．

農作物は工業製品とは異なり，その完成形は一品
一様の大きさ，柔らかさといったバラつきを持っている．この課題に対する取り組みは，すでに食品製造業での工業化が進む２次生産（加工）現場においては多くのセンサおよびフルードパワー技術を駆使することでの高精度・高効率化がされている．しかしながら，実際の１次生産（農作業）現場においてはその工業化の推進による高効率化がまだまだ進ん
でいない研究および実証段階であるのが現状である．
そこで今回は，この課題解決に寄与するロボットハ
ンド技術として，すでに２次生産現場で実績のある
グリッパ技術を１次生産現場へ導入するべく取組み

図１

フィングリッパのハンド構造

図２

ハンドによる農作物の把持について紹介する．

2．農作物バラつきへの対応
2.1 フィングリッパの開発
上述農作物に対する課題を解決するには，一品一様の大きさ，表面状態，柔らかさなどのバラつきに柔軟に対応できるグリッパ技術が必要になる．一方で農作業者の手による収穫は非常に有能で，農作物に負担とならないような力，向きなどあらゆる人体が持つ感覚，いわばセンサを駆使して行われこれらの課題に柔軟に対応していた．
この柔軟性を持ったグリッパ技術の追求が，フィングリッパの開発へとつながった．フィングリッパの開発は，弊社の生物工学と連携した製品開発プロ
セスの一環で行われ，これは生物工学という新しい

これは，農作物固有の外形，表面状態などのバラつきに柔軟に対応するとともに，農作物に与える負担を最小限に抑え，農作業者の手による収穫のような把持を可能にした．

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

15

16

フルードパワーシステム

すでに農業の２次生産（加工）現場では，農作物の大きさ毎の分別や箱詰めロボットなどのハンドと算した実現性について，完全なるロボット化による収穫の自動化は，６秒の収穫サイクルタイムおよびして活用されているフィングリッパは，食品産業の
みならず，工業分野においても電球などその対象物に過度な負荷を嫌う商品の把持にもロボットハンド

５年のロボットライフサイクル程度を定義することで，その投資償却が可能と試算された．なお，ひとつのロボットで現存するパプリカ畑1.4ヘクタールの先端として活用されている．

をカバーすることが可能となる．

3．収穫支援への応用

4．今後の更なる取組み

農業の１次生産現場における農業従事者の高齢化対策や生産性の更なる向上を図る上でも，その現場

このように，フィングリッパの技術は食品産業および工業界の自動化・高効率化に寄与してきたが，におけるロボット技術の導入による高効率化を求める声は多い．
ここでは，ヨーロッパで行われた研究プロジェク
1）
2）
”に参画
ト“CROPS（Clever Robots for Crops）
した内容を紹介する．CROPSプロジェクトは高度

これにとどまらずさまざまな産業分野にも応用可能な技術開発を２つ，今後の更なる取組みとして以下に紹介する．

技術の組合せが可能なモジュール（センサ，アルゴ
リズム，噴霧，グリッパ）を複合技術として開発することを目的にEU各国の産学が共同で進めるプロ
ジェクトで，フィングリッパの技術も収穫ロボットの先端に取り付けられその一翼を担った（図３）．

図３

着することで，掴むだけであったフィングリッパを掴んで“検知”するフィングリッパへと進化させる
取組みとなる．このインテリジェントセンシング機
能を用いることで，その対象物を把持するまでに必要な力，エネルギーを試算したり，その対象物の大きさ自体を検出することが可能になる．更にそのデータは，無線インターフェイスにてシームレスな処理を可能にしている（図４1））．

収穫ロボットのハンドへの応用例

フィングリッパのハンドは，材質を粉体成形により製作されるポリアミドとゴム成形によるポリウレ
タンの２種類から，またハンド自体の長さは45㎜，
85㎜，125㎜と３種類から，その肉厚も0.7㎜，0.9㎜，1.1㎜と３種類から，収穫される農作物の大きさ，柔らかさや表面状態により選択される．今回のプロジェクトでは，パプリカを対象物としてポリウ
レタンゴムのハンドにて実施された．
3Dカメラでその位置から外形サイズ，色調が認識され収穫時期と判断されたパプリカに，先端に収穫用カッタと空気圧グリッパおよびフィングリッパハン
ドを組み込んだ多関節ロボットにて収穫される．収穫ロボットは，植栽された木々の間に引かれたプラットホームを軸に農地を自由に行き来することが可能
で収穫のみならず，農作物および農地自体の監視機能にも有効に作用し自動化への貢献が期待される．
また，本プロジェクトによる経済的な観点から試164.1 フィングリッパに感覚を持たせる
これは，非常に高い柔軟性を持つフィングリッパ
ハンドの表面に曲面対応が可能な薄型歪センサを装フルードパワーシステム

第47巻

第１号

図４

インテリジェントセンシング機能

想定する応用分野は主に食品産業で，制御された把持力で安全に農作物を収穫することができる．更に食品産業のみならず工業分野にも応用しアプリ
ケーションの幅が広がることに期待する．
4.2 フレックスシェイプグリッパ1）
先に紹介した，生物工学と連携した製品開発プロ
セスで同じく開発したフレックスシェイプグリッパ（図５）を紹介する．
これは，カメレオンの生体工学を基盤に開発したグリッパで，カメレオンが舌で獲物を包み込むようにキャッチする所からヒントを得て開発された．
フレックスシェイプグリッパはその原理上，広範囲

2016年１月（平成28年）

伏見卓也：ロボットハンドによる農作物の収穫支援

17

この技術の応用範囲は非常に大きく，食品産業はもちろんのこと多岐にわたる産業界での応用で更なる高精度・高効率化の躍進が期待される．

5．お わ り に農業の工業化が進み，研究段階から少しずつではあるが実用化に向けての取組みが世界各国で活発になっている中，特にロボットハンドによる収穫支援という観点からロボットおよびフルードパワー技術を基盤にした技術開発を今後も継続的に提案し続け
食品産業および工業界への更なる貢献を図りたい．

図５

フレックスシェイプグリッパに及ぶグリップ部に弾性シリコンを採用し非常に高度な柔軟性を用いることで，1回の把持動作で複数の対象物を把持することも可能にする（図６）．

図６

参考文献
１ ）Festo AG ＆ Co. KG
http://www.festo.com/net/startpage/
http://www.festo.com/cms/en_corp/14014.htm
http://www.festo.com/cms/en_corp/14404.htm
http://www.festo.com/cms/en_corp/14254.htm
18th September, 2015２ ）Wageningen UR Greenhouse Horticulture.
CROPS
http://www.crops-robots.eu/index.php?option=com_
content&view=article&id=5&Itemid=1
18th September, 2015


（原稿受付：2015年10月 ５ 日）

複数対象物の把持

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

17

18

フルードパワーシステム

解 説

マッスルスーツによる農作業支援の検討

著

者

紹

介
こ

ばやし

小 林

ひろし

宏

東京理科大学／㈱イノフィス〒125-8585 東京都葛飾区新宿６-３-１
E-mail : hiroshi@kobalab.com

1995年東京理科大学大学院博士課程修了．同大学講師，助教授を経て，2008年同大学工学部教授，現在に至る．大学発ベンチャー株式会社
イノフィス創業者，取締役CTO．
「生きている限り自立した生活を実現」する装置の開発に従事
IEEE，日本機械学会等の会員．博士（工学）．

1．は じ め に「動けない人を動けるようにする」ことを目的に，
著者は2001年から，人間の動作を物理的に支援する着用型の筋力補助装置：マッスルスーツ®（東京
理科大学発ベンチャー株式会社イノフィスの登録商
標）の開発を行っている（図１）1）-5）．2000年初頭
は人型ロボットが花盛りで，ロボットに関する沢山の展示会が開催され，マッスルスーツ（当初は腕補助用）も何度か出展し，メディアに頻繁に取り上げられた．著者としては「動けない人を動けるようにする」ことを目的にしていたにもかかわらず，メ

用を考え，主にゴムとナイロン繊維から構成されているため軽量・柔軟で，空気圧を用いることで非常に大きな引張り力を発生するMcKibben型人工筋肉を採用していることである（図２）．図に示すように，McKibben型 人 工 筋 肉 は， ナ イ ロ ン 製 の 繊 維
コードを格子状に編んだスリーブでゴムチューブを覆い，スリーブの両端を金属でかしめるという非常に簡単な構造となっている．ゴムチューブ内に圧縮空気を注入すると，ゴムチューブは半径方向に膨張し，このとき生じる円周方向の張力が繊維コードに
より軸方向の強力な収縮力に変換される．製品化した腰補助用マッスルスーツで採用しているものは，
直径1.5インチ（約38㎜），自然長300㎜，150gであり，0.5MPa（約５気圧）の加圧で最大180kgfの収縮力を発生する．

ディアは一方的に「介護者支援」ということで社会に発信した．ところが，介護に関わる方からの反響は全くなく，複数の企業の方から，「労働環境改善に使えないか」というお問い合わせを頂いた．企業

腰＋腕補助用図１

腰補助用着用型筋力補助装置：マッスルスーツ

にとって，安全と労働環境改善は重要なテーマであり，常に検討していることが背景にある．そこで，実際に工場などに行って腕補助用マッスルスーツを試して頂き，効果は確認して頂いたが，採用には至らなかった．しかしながら，このような機会を通じて，ほとんどの肉体労働者が腰痛に悩まされていることを改めて認識し，腰補助に特化したマッスル
ス ー ツ の 開 発 を2006年 か ら 開 始 し た． そ し て，
2014年11月11日から一般販売を始めた．

2．腰補助用マッスルスーツ
マッスルスーツの最大の特徴は，日常生活での利

18

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

図２

McKibben型人工筋肉

2016年１月（平成28年）

図３

動作原理

小林

動作原理を図３に示す．黒い円で表すプーリ（固定プーリ）の周りを白抜きの円が回転する．白抜き

宏：マッスルスーツによる農作業支援の検討

19

補助効果が不十分となる．そのため，スイッチが重要になるが，これまでの試行錯誤により，口にくわの円には背中フレームが接続されており，人工筋肉
えて吸う吐くでスイッチのON/OFFを行う呼気スの上部一端を背中フレーム上部に固定し，他端につイッチ，あごや頬で触れるとスイッチが入るタッチ
けたワイアをプーリを介して固定プーリに接続する． スイッチなどを用意している．
これにより，人工筋肉の収縮力が背中フレームの固定プーリ回りの回転力に変換され，上半身を起こす力となる．また，固定プーリから腿フレームを伸ばし，それに取り付けた腿前面を覆う腿パットにより，上半身を起こす力の反力を受ける．この構造では，
上半身を起こすトルクを腿で直接受け，腿に対して上半身を回転させ，腿と上半身がまっすぐになるよ
うに補助力が働く．そのため，腿を直立状態で上半身を起こす動作，及び，上半身を直立状態にして腰を落として荷物を脚の力で持ち上げる動作のどちらにも補助力を発生し，結果として腰への負担を軽減する．
腰補助用マッスルスーツでは，労働基準法の第６章（衛生基準）をもとに，常時取り扱う重量は最大でも30㎏程度と考え，補助力30kgfを実現するために，上部に30㎏（約300N）が集中しても補助できるトルクである120Nmを補助力の目安とした．このトルクを実現するために，最大収縮力が1,800Nの人工筋肉を４本使用している．また，新たに用意した軽補助モデルは，ユーザの声を反映し，人工筋
肉を２本として補助力を弱め（最大補助力23kgf），
その代わりに25％軽量化を実現した．
補助力の強さに加え，脱着の容易さも非常に重要な要素である．マッスルスーツは，背負った後に腰ベルトを締め，腿パッドを腿の前に持ってくるだけ
で装着が完了するため，慣れると10秒程度で装着でき，ワイシャツを着るよりも早く装着も脱着もでき，この脱着の容易さもマッスルスーツの特徴の一

タッチスイッチ
図４

呼気スイッチインタフェース

3．農作業補助の検討
マッスルスーツは，現時点で出荷台数としては約1,000台であり，工場，介護，物流など，200社程
度に試して頂いており，問い合わせは途絶えない状
況となっている．
一方，農業に関しては，「平成26年度農林水産業
におけるロボット技術導入実証事業（大規模導入実証）」に関連し，現在，長崎県で２台，愛媛県，岩手県でそれぞれ50台，実証試験を行っている．図５は，みかん農家が実際に行う作業をイメージした図で，マッスルスーツを使用していただいた際の効つである．マッスルスーツの特徴をまとめると，以下のようになる．
⑴ 空気圧式McKibben型人工筋肉で十分な補助
力と滑らかな動きを実現⑵ 持ち上げる場合も降ろす場合も補助が可能⑶ 椎間板圧縮力と持上げ時の腰の負担を約1/3

図５

みかん農家用のアンケート用紙に軽減⑷ 用途に応じたインタフェース（呼気スイッチ，
タッチスイッチなど：図４）を用意⑸ 簡易な脱着（10秒程度）
紙面の都合上，それぞれの詳細は割愛するが，⑷について簡単に補足する．装着した装置により筋力を減らすためには，装置に体を預け，自分でスイッ
チを入れ，装置が動き出してからそれに合わせて体を動かす必要がある．自分が先に動いてしまうと，
フルードパワーシステム⒜
第47巻

米作農家パレット積載
第１号

2016年１月（平成28年）

19

20

フルードパワーシステム

デルを出展する予定である．
一方，マッスルスーツは，今まで健常者の筋力補助が目的であったが，リハビリや筋力トレーニングにも利用できることが明らかになってきた．スク
ワットや腿を上げる歩行イメージトレーニングなどで使用するが，軽度の片麻痺で脚がきちんと上がらない方が，一度の利用で上がるようになったり，正座できない人が一度の利用で正座できるようになったりと，即効性の効果があることが明らかになって
きている．
⒝
図６

りんご農家パレット積載

4．お わ り にマッスルスーツ使用例

果を□内に数値で記入していただくためのアンケー
ト用紙である．図６はパレットへの積載時の使用例

著者が開発し，製品化した腰補助用マッスルスー
ツについて，その概要と販売実績，農作業への適用の取り組みについて簡単に記述した．現在マッスル
スーツは，肉体労働を伴うあらゆる分野，職種で試である．
実証試験を始めて分かったことであるが，農業は， していただいているが，大きな力を発生するために空気圧が不可欠なため，コンプレッサと圧縮空気を専門メーカーがあるように，かなり自動化・省力化
送るチューブが必要という根本的な短所があり，農が進んでおり，一般的に思われるほど，肉体労働は作業を含むどの分野においても，このことがボトル残されていない．肉体労働は，やはり収穫物の上げ
ネックであることが明らかになっている．天井から下ろしが中心となるが，マッスルスーツは腰の筋力チューブを垂らすなど，運用面での対応をしていたを補助する装置で，腰補助の効果は実感していただ
だいてもいるが，本質的な問題解決に至っていな
けるが，コンプレッサ，および，コンプレッサとかった．しかしながら，研究開発を進めた結果，同マッスルスーツをつなぐチューブ（図６⒝の楕円内
じマッスルスーツを用いるが，コンプレッサを必要に示す）が不可欠となり，作業場所が限定されるととしないで最大25kgfの補助力を発生でき，かつス
いう欠点がある．そのため，農作業へのマッスル
イッチやセンサを必要としない装置の実現にめどがスーツ適用は，今の段階では，ごく一部の適用場所
を除き，難しいと言わざるを得ない．それでも現在， ついた．今後は，この新装置を広めると共に，用途実証試験を進めており，適用場所を模索してはいる． に応じた使い分けを提案していきたい．
少子超高齢社会を背景に，生活支援のためのロ
まだプロジェクトの途中の段階ではあるが，使用者
ボットに大きな期待が寄せられているが，実際に使からいただいたこれまでの課題をまとめると，概ねえる装置の実現は非常に難しい．エンドユーザに使次のようになる①②

コンプレッサ，チューブが邪魔
スイッチが扱いにくい③④

重い
脱着に時間がかかる

用して頂きながらニーズを拾い上げ，課題を明確にし，その課題を解決し，より良い，本当に使っていただける製品を，引き続き開発していきたい．

参考文献
興味深いことに，これらの意見は，他の全ての分野
１ ）Hiroshi Kobayashi, Taisuke Matsushita, Yusuke Ishida
で頂いている課題と完全に一致している．ただし，and Kohki Kikuchi：New Robot Technology Concept④については，上述のように本来は時間がかからな
Applicable to Human Physical Support ―The
いので，使用説明に工夫がいると考えられる．ただ，Concept and Possibility of the Muscle Suit（Wearable

いずれにせよ，これらの意見を解決できれば，あらゆる分野に広まっていく可能性がある．
研究開発を進めてきた結果，完全ではないが，①～③を解決する方法にめどがついた，すなわち，コンプレッサもチューブも，スイッチも不要で，重さについても，現在５㎏以上のところ，3.5㎏程度に大幅な軽量化が実現できそうである．12月初旬の国際ロボット展では，この全ての課題を解決したモ

20

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

Muscular Support Apparatus）―, Journal of Robotics
and Mechatronics, Vol. 14, No. 1,（2002），pp. 46-53.
２ ）Hiroshi KOBAYASH, Akitaka UCHIMURA, Yujiro
ISHIDA, Taichi SHIIBA, Kazuaki HIRAMATSU,
Makoto KONAMI, Taisuke MATSUSHITA, and Yutaka
SATO：Development of Muscle Suit for Upper Body
―Realization of Abduction Motion―, Advanced
Robotics, Vol. 18, No. 5,（2004），pp. 497-513.
３ ）小林宏，鈴木秀俊，伊庭雅弥，長谷川翔：上肢動作補助用マッスルスーツの肩機構開発と姿勢制御手法の提2016年１月（平成28年）

小林案，計測自動制御学会論文集，Vol. 42，No. 4, pp. 376385（2006-4）．
４ ）Hiroshi Kobayashi, Takamitsu Aida, and Takuya
Hashimoto, Muscle Suit Development and Factory
Application, International Journal of Automation
Technology, Vol. 3, No. 6, pp. 709-715（2009.11）．
５ ）Yoshiki Muramatsu, Hiroyuki Kobayashi, Yutaka Sato,会

宏：マッスルスーツによる農作業支援の検討

21

He Jiaou, Takuya Hashimoto, and Hiroshi Kobayashi：
Quantitative Performance Analysis of Exoskeleton
Augmenting Devices ―Muscle Suit― for Manual
Worker, International Journal of Automation
Technology, Vol. 5, No. 4, pp. 559-567（2011.5）
（原稿受付：2015年11月 ８ 日）

告共催・協賛行事のお知らせ
協賛行事
一般社団法人日本機械学会 関西支部 第342回講習会 「事例に学ぶ流体関連振動（トラブル事例相談付き」
共
催：機械力学・計測制御部門
開 催 日：2016年１月25日（月） ９：10 ～ 17：00
26日（火） ９：10 ～ 17：00
会
場：大阪科学技術センター８階中ホール（大阪市西区靱本町１-８-４／（06）6443-5324（代）／地下鉄四つ橋線｢本町｣ 駅下車 北へ400ｍ
申 込 先：大阪市西区靱本町１-８-４ 大阪科学技術センタービル内
TEL：06-6443-2073 FAX：06-6443-6049 E-mail：info@kansai.jsme.or.jp
TECHNO-FRONTIER 2016
会期：2016年４月20日（水）～ 22日（金）〈展示会〉10：00 ～ 17：00 〈技術シンポジウム〉10：00 ～ 17：00
会場：幕張メッセ（国際展示場）
展示ホール４-８；展示会，国際会議場；技術シンポジウム
主催：一般社団法人 日本能率協会
エコデザイン・プロダクツ＆サービスシンポジウム（EcoDePS）2016
開催日時：2016年12月７日（水）開催場所：東京理科大学森戸記念館（東京都新宿区神楽坂１-３）
主催：エコデザイン学会連合
後
援：エコプロダクツ大賞推進協議会（予定）
幹事団体：特定非営利法人エコデザイン推進機構
組織委員長：細田 奈麻絵 物質・材料研究機構グループリーダー／東京大学教授
実行委員長：木下 裕介 産業技術総合研究所研究員
事 務 局：エコデザイン推進機構／エコデザイン学会連合事務局（イートレイ㈱）Dynamics and Design Conference 2016 ～ 交わりは解を導く～
開 催 日：2016年８月23日（火）～ 26日（金）会
場：山口大学常盤キャンパス（山口県宇部市）
WEBページ：http://www.jsme.or.jp/conference/dmcconf16/
講演申込締切：2016年２月22日
申込方法・募集分野：上記ホームページにてご確認ください．
発表採択通知：2016年３月中旬（予定）
論文提出締切：2016年６月中旬（予定）
問合せ先：Ｄ＆Ｄ2016実行委員会 dd2016@jsme.or.jp
実行委員長 渡辺亨（日本大学）幹事 高崎 正也（埼玉大学）

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

21

22

フルードパワーシステム

解 説

温室内環境の均質化に使用される循環扇

著

者

紹

介
くろ

やなぎ

畔 柳

たけ

武

し

司

国立研究開発法人 農業・食品産業技術総合研究機構
近畿中国四国農業研究センター〒765-0053 香川県善通寺市生野町2575
E-mail : tkuro@affrc.go.jp
2004年筑波大学大学院農学研究科修了．同年，
農業・食品産業技術総合研究機構近畿中国四国
農業研究センターに採用，現在に至る．園芸施設の環境制御に関する研究に従事．農業食料工学会，園芸学会などの会員．博士（農学）．

1．は じ め に
温室とは，作物の栽培空間を日射透過性の被覆資材で覆い，その内部の気温・光・水分・二酸化炭素などを調節することで，作物の栽培に適した環境を提供する施設である1）．日本国内の温室の設置面積
は，49,090haであり，近年は減少傾向にあるものの，中国，スペイン，韓国，トルコに次ぐ面積を持つとされている2-4）．
温室の環境調節では，換気，暖房，冷房，遮光，加湿，除湿，二酸化炭素施用などを行う機器が必要に応じて導入されている．それらの機器が単独ある
いは複数で動作することによって，気温，湿度，日射，二酸化炭素濃度などが作物の生育に適した範囲に制御される．温室の環境調節を行うおもな設備の中で，導入面積の統計があるのは，加温設備，二酸化炭素発生装置，自動天側窓開閉装置，換気扇であるが，その中でも加温設備は最も導入面積が大きく，
全施設面積の約44％（21,600ha）に導入されている．加温方法は，灯油やA重油などを燃焼して空気を直接加熱し，温められた空気を暖房機に組み込まれた送風機によって温室内へ供給する温風暖房方式が主流である．加温設備が導入された温室のうち，約90％で温風暖房機が使用されている2）．
温風暖房機を用いる場合，温室内環境を均質にするために，プラスチックフィルム製のダクトを用いた配風が行われる．効果的なダクト配置の検討は進められているものの5），その配置は温室内の暖房機

22

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

の位置，対象作物，栽培方式などの制約を受けるため，ダクト配置の工夫だけで暖房時の温室内環境を均質化することは難しい場面が多い．そこで，そのような気温等の勾配を解消することを目的に，小型の送風機である循環扇の利用が薦められるようになった6，7）．循環扇の導入面積に関する統計はない
ものの，現在では，温室の規模や加温設備の有無を問わず，日本全国の多くの温室で循環扇は使用されていると考えられる．
循環扇のおもな利用目的は，温室内で生じる気温勾配の解消8）であるが，作物の葉濡れの解消9）から
好 湿 性 病 害 の 抑 制10，11）ま で 期 待 さ れ る こ と が ある12）．病害を誘発する作物の葉濡れは，温室の屋根に生じる結露の落下，葉への結露，溢液現象（葉縁からの排水），が原因となって生じる．このうち，
溢液現象による葉濡れは，トマトの場合，植物体付近において0.3m/s程度の気流速を確保することによって抑制することができる9）．好湿性病害の抑制に関しては，循環扇を使用することによって温室内で発生するトマトの灰色かび病10，11），葉かび病11）が抑制されるとの報告があるが，そのメカニズムの詳細については必ずしも明らかになっていない．

2．温室で用いられる循環扇
2.1 特徴
温室で用いられる循環扇の多くは，軸流型のプロ
ペラファンであり，水平方向に送風する．デザイン
は様々であるが，ほとんどの製品ではプロペラの周りがメッシュ状あるいは円筒形のカバーで覆われており，一部の製品では吹き出し口には固定翼が装着されている．直径は35 ～ 45㎝，電源はAC100VあるいはAC200V，消費電力は50 ～ 130Wの製品がほとんどである．製品の性能として，仕様書などに
は風量や気流の到達距離が記されている場合がほとんどであるが，その測定方法は統一されていない．
温室内における循環扇の配置は，温室の規模や栽培
作物，導入目的に左右されるため，導入する側の事
情や感覚に頼ることが多いが，導入指針となる情報をまとめた設置マニュアルも作成されている13）．そ2016年１月（平成28年）

畔柳武司：温室内環境の均質化に使用される循環扇

23の中の例としては，「トマトのように草丈のある作物を生産する温室で，室内の気流速を0.3m/s程度

生させる気流は著しく減衰する8，15）．例えば，植物
体のない温室で循環扇を運転させると，22m離れで流動させるとともに，日中の気温分布をより小さくするには温室1,000㎡当たり約10台の循環扇が必要」という情報が提供されている．運転は連続的にた位置で観測された風速は0.33m/sであったが，草
丈1.8mのトマトが２本/㎡の栽植密度で存在することによって，同地点での風速は0.04m/sに減少する8）．循環扇気流の到達範囲は，循環扇の周辺にわずかに植物体があるだけでも小さくなる．例えば，行われることが多いが，暖房機と連動して動作させることもある．
2.2 性能指標
循環扇の性能をあらわす数字として，風速分布図と風量がある．しかし，風速分布は測定された空間の大きさに依存するため，製品間の比較は困難である上に，設置予定の温室で運転したときと風速分布

循環扇の前方に，高さ1.8m，幅0.4mのトマト群落を載せた栽培ベッドを複数設置すると，気流の到達範囲の実測値は17 ～ 27パーセントポイント減少し（図２）．そのため，温室内に適度な気流を発た15）生させるためには，温室の規模と併せて，室内で栽が異なる可能性もあり，仕様書に記載していない製品もある．一方，風量は㎥/minの単位で，ほとん

培する作物を考慮して，循環扇の配置や台数を調整しなければならない．

どの製品の仕様書などに記載されている．国内では
JIS C 9601に従って測定・算出された数値を記載している製品もあったが，多くの仕様書には測定・算
出 方 法 は 記 載 さ れ て い な い． 国 外 で は，ANSI/AMCA 230-99のようにJIS C 9601とは評価方法が根本的に異なる場合があるため，市販されている循
環扇の性能を比較することは必ずしも適切とは言えない．
そこで，筆者は，循環扇の前方となる空間に１m
格子状の測定区画（幅６m，奥行き25m，高さ３m）を設け，６機種の循環扇を対象として，熱線風速計
を用いて計728点の風速を測定し，0.2m/s以上の風速が観測された地点の割合を気流の到達範囲とする指標を算出した14）．この気流の到達範囲と，各製品の仕様書にある数字の相関関係を調べたところ，風量とは相関はなく，消費電力と有意な正の相関関係が認められた（図１）．このように循環扇の性能を比較するには，消費電力を用いる方法が簡便である．
一方で，この方法では著しく効率の悪い製品を区別することはできないので，留意しなければならない．
2.3 作物群落による遮蔽
温室内に植物体があることによって，循環扇が発

図２

作物群落による循環扇気流の阻害15）

3．数値流体力学解析の利用
循環扇の配置をより詳細に検討する方法として，
数 値 流 体 力 学（Computational Fluid Dynamics,
CFD）によるシミュレーションがある．温室内気流
分布の推定に利用されて以来16），多くの解析が積み重ねられ，内容もより現実の温室に即したものとなっている．植物による気流阻害という現象は，植物とそれを取り巻く空気は均質な多孔質体に置換え，
圧力損失を与えることで再現される17）．作物群落内で生じる熱・水蒸気の移動現象は，多孔質体内の風
速，温度，湿度，その空間へ入射する日射量から植物の蒸散量と対流伝熱量を計算し，メッシュ毎に付与することによってCFD解析に取り入れられた18）．
CFD解析で再現される温室環境は，実際の環境に近づきつつあり19），循環扇等の設備配置を検討するツールとして使用することができる段階にある．
先述の作物群落の配置４条件を対象としたモデル
実験のシミュレーションでは，風速の実測値と比較することで計算精度を検証した15）．循環扇の能力を再現するために静圧流量特性曲線，作物群落が循環
扇気流を阻害する特徴を再現するために葉面積密度

図１

循環扇の消費電力と気流到達範囲（■）
および仕様風量（○）との関係14）と群落形状を境界条件などの入力値として使用した．
得られる風速の計算値は，メッシュサイズに対して

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

23

24

フルードパワーシステム

依存性を示し，0.1m以下のメッシュサイズで分割すると実測値の傾向をよく再現でき（図３），作物群落が循環扇気流の到達範囲に及ぼす影響などを比較できる見込みが得られている（図４）．

図３

図４

CFDによる風速の計算値と実測値の相関15）

作物群落が循環扇の気流到達範囲に及ぼす影響15）

4．お わ り に
温室における循環扇の長所は，安価かつ設置が容易な点にある．一方，循環扇単体で利用されるよりも，暖房機や二酸化炭素発生装置と併用されることが多く，夏季の冷房として循環扇の吹き出し口に水の噴口を取り付けた装置も市販されている．こうした場面における循環扇の効果は，暖房，冷房，二酸
化炭素施用と比較すると間接的であることから，いかにして費用対効果を適切に評価するかという課題が残されている．
参考文献
１ ）日本施設園芸協会：施設園芸・植物工場ハンドブック，
農山漁村文化協会，p. 24-35（2015）２ ）農林水産省：園芸用施設及び農業用廃プラスチックに

24

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

関する調査，農林水産省（2009）
３ ）International Society for Horticultural Science：Protected cultivation in Turkey, Chronica
Horticulturae, Vol.55, No. 2, p. 21-26（2015）４ ）王秀峰：中国における施設園芸の現状と展望，施設と園芸，Vol. 119，p. 51-55（2002）
５ ）Ibuki, R., Behnia, M.：Optimization of Air Flow
Circulation with Branching Perforating Duct and Fan
System, Acta Horticulturae, Vol. 1008, p. 241-247（2013）
６ ）新郷泰弘，長谷川景尉子：攪拌扇の特性と利用上の留意点，施設と園芸，Vol. 129，p. 40-46（2005）
７ ）野々下知泰：省エネと収量アップにつながる循環扇の
多 目 的 利 用 技 術， 施 設 と 園 芸，Vol. 138，p. 31-33（2007）
８ ）石井雅久，奥島里美，森山英樹，降幡泰永：循環扇が
温室内の気流・気温分布に及ぼす影響，植物環境工学，
Vol. 24，No. 3，p. 193-200（2012）
９ ）Kuroyanagi, T., Yoshikoshi, H., Kinoshita, T.,
Kawashima, H.：Use of Air Circulation to Reduce
Wet Leaves under High Humidity Conditions, Environ.
Control Biol., Vol. 51, No. 4, p. 215-220（2013）10）松浦昌平，星野滋，川口岳芳：循環扇を用いた送風処理が測定トマトの病害発生と生育・収量に及ぼす影響，
広島農技セ研報，Vol. 76，p. 11-17（2004）
11）関根崇行，相澤正樹，永野敏光，高橋智恵子：小型還流ファンによるトマトの灰色かび病と葉かび病の抑制効果とその作用機作の検討，北日本病虫研報，Vol. 58，
p. 46-53（2007）12）Kuroyanagi, T.：Current Usage of Air Circulators inGreenhouses in Japan, Japan Agricultural Research
Quarterly, Vol. 50, No. 1, p. 7-12（2016）13）石井雅久，森山英樹，奥島里美，畔柳武司，川嶋浩樹：
温室における循環扇の設置マニュアル，国立研究開発
法人農業・食品産業技術総合研究機構，pp. 15（2015）14）Kuroyanagi, T.：Evaluation Indicator for Greenhouse
Air Circulator Performances, Engineering inAgriculture, Environment and Food, Vol. 6, No. 4, p.
197-202（2013）15）Kuroyanagi, T. 2013：Validation of CFD Simulation of
Airflow from an Air Circulator above Crops, Acta
Horticulturae, Vol. 1008, p. 213-220（2013）16）Okushima, L., Sase, S., Nara, M.：A support system
for natural ventilation design of greenhouses basedon computational aerodynamics, Acta Horticulturae,Vol. 248, p. 129-136（1989）
17）Lee, I.B., Short, T.H.：Two-dimensional Numerical
Simulation of Natural Ventilation in a Multi-span
Greenhouse, Transactions of the ASAE, Vol. 43, No. 3,
p. 745-753（2000）
18）Boulard, T., Wang, S.：Experimental and numericalstudies on the heterogeneity of crop transpiration in aplastic tunnel, Computers and Electronics inAgriculture, Vol. 34, p. 173-190（2002）19）Bournet, P. E., Boulard, T.：Effect of ventilator
configuration on the distributed climate ofgreenhouses: A review of experimental and CFD
studies, Computers and Electronics in Agriculture,
Vol. 74, No. 2, p. 195-217（2010）．


2016年１月（平成28年）（原稿受付：2015年10月 ５ 日）

伊藤和寿：The KSFC 2015 Autumn Conference on Drive and Control参加記

25

ニュース

The KSFC 2015 Autumn Conference on Drive and Control
参加記

著

者

紹

介
い

とう

伊 藤

かず

和

ひさ

寿

芝浦工業大学〒337-8570 埼玉県さいたま市見沼区深作307
E-mail : kazu-ito@shibaura-it.ac.jp

1995年上智大学大学院博士前期課程修了．株
式会社小松製作所，上智大学助手，鳥取大学准教授を経て，2011年芝浦工業大学教授．日本フルードパワーシステム学会，日本生物環境工学会，計測自動制御学会，電気学会等の会員．博士（工学）．

1．は じ め に
韓国でも日本と同様に毎年春秋の年二回，The
Korean Society for Fluid Power and Construction
Equipment，すなわち，韓国フルードパワーおよび建設機械学会（執筆者訳，以下KSFC）によるフルー
ドパワーに関する国内学会が開催されている．2015
年の秋の講演会KSFC 2015 Autumn Conference on
Drive & Controlは10月22-23日に釜山・釜慶大学にて開催されたが，これに同期して23日にKSFCで初めてのインターナショナルセッションが併設された．
今回はこれについて報告したい．

2．参 加 概 要

写真１ 日中韓からの参加者による記念写真（KSFC2015インターナショナルセッション会場前，釜慶大
学校）

で研究指導もされたと伺っている．KSFC現会長の李一永教授（釜慶大学）を始め，今回の学会の実行委員長の安耿寛教授（蔚山大学），さらに韓国機械研究院（KIMM）の朴重濠博士など，東京工業大学
で博士号をお取りになった先生方や，同大への滞在経験をお持ちの先生方が多い．当初釜山大学を中心として油圧の研究が盛んに行われていた時代で，その後上智大学にも慶南大学の廉萬午教授や李一永教授も短期滞在されるなど，研究交流が広がっていった経緯がある．現在は今回参加された金准教授が同One Dayセッション形式で開催されたこの大会には，JFPSから築地徹浩（上智大学教授，学会長）

大に勤務されており，脈々と韓国とのつながりが継続されていることは周知の通りである．

を始めとして，横田眞一（東京工業大学名誉教授，
元会長），眞田一志（横浜国立大学教授），田中豊（法政大学教授），金俊完（東京工業大学准教授），
坂間清子（法政大学ポスドク研究員），Pham Ngoc

今回のインターナショナルセッションは，昨年11月に第９回のJFPS国際シンポジウムが松江で開催された際，参加された李会長がセッション開催のお話を築地会長にされた際，日韓で開催を計画されPha（芝浦工業大学ポスドク研究員），末松潤一（上智大学大学院生），藤谷秀次（学会事務局長），伊藤てはとの提案がなされたことを機に実現に向けて動き出した．本年３月にJFPS会員にも本インターナ

和寿（芝浦工業大学教授，国際交流担当理事）（以上，敬称略）の計10名が参加し，また中国からの参加もあった（写真１）．
日韓の研究者交流は，1970年代後半から東京工

ショナルセッションのCall For Paperが流れたが，その後８月に中国ハルビンにて開催された第７回
FPM（International Conference on Fluid Powerand Mechatronics）にて中国からも参加の意思表示

業大学の竹中先生および辻先生が中国との交流と共に積極的に始められ，特に辻先生はご退官後に韓国があり，規模の拡大を経て今回の開催に至った．

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

25

26

フルードパワーシステムの坂間博士からは，気泡が混入した作動油の実体積

3．講 演 概 要弾性係数に関する報告がなされた（写真３）．

韓国ではフルードパワーシステム学会はその名称の一部に「Construction Equipment」を含むことからわかるように圧倒的に油圧分野を中心に進められており，学術的には空気圧その他の研究はほとんど行われていないことが特徴である．ただし近年では日本と同様，油圧関連の研究テーマでは大型の競争的資金をほとんど取れなくなっている上，ここ数年だけで五つの大学から油圧の研究室が姿を消すなど，
韓国のフルードパワーを取り巻く環境にも大きな変化が出ているようである．安先生のお話では，韓国の大学では，教授が退職するとその設備，機器や研究環境は全て廃棄され，新しい研究者を迎えるのが一般的とのことである．一長一短はあるが，日本のようなシステムは，今のような時代にはうまく機能

写真２

末松潤一様（上智大学）の講演

写真３

坂間清子博士（法政大学）の講演するとも考えられる．
今回のセッションでは，発表された計33件の講演のうち，油圧関係は25件，水圧４件，空気圧３件，機能性流体１件，という内訳であった．筆者の参加したセッションにおける，主な発表論文タイトルは以下の通りである．
KSFCからは，Gerotorポンプのポート形状設計に関する研究，油圧サーボ弁の動特性改善に関する研究，ダンピングオリフィスを利用した二ステージ型
リリーフ弁の特性解析に関する研究，電気油圧サー
ボ弁の性能に及ぼす流体力の影響に関する研究，高圧海水プランジャポンプのボール型チェック弁の設計に関する研究，油圧パワーショベルの一般的な運転パターンにおける低燃費化に関する研究，斜板型
アキシャルピストンポンプのハイブリッド定圧制御

横浜国立大学の眞田先生からは，ディーゼル船舶に関する研究，電気油圧アクチュエータの実時間故
障診断制御に関する研究，接触力制御におけるマル
チセンサに基づく低次元化モデルの導入に関する研究，などの報告がなされた．

エンジンのDDVC方式燃料噴射制御性能についての研究発表がなされた．芝浦工業大学のPham博士からは，供給圧力変動に対する水圧モータの単純適応制
御の性能評価に関する研究報告がなされた（写真４）．

中国の研究者（CMES）らからは，Fluid-StructureInteractionを利用した流体マフラーの数値解析と形状最適化に関する研究，高圧直動電空サーボ弁の中立点近傍における流量特性評価に関する研究，グ
ローブ弁の騒音解析と形状最適化に関する研究，などの報告がなされた．
日本の参加者からは，６件の講演が行われた．上智大学の末松様からは，ベーンポンプ内の油圧流動の数値解析に関する研究発表が行われた（写真２）．
東京工業大学の金先生からは，ECFマイクロポンプの出力密度向上に関する研究，三橋様からは，空気圧を利用した火炎防止装置のラジアルスリットのすきま測定器に関する研究，の報告が行われた．法政大学

26

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

写真４

2016年１月（平成28年）

Pham Ngoc Pha博士（芝浦工業大学）の講演

伊藤和寿：The KSFC 2015 Autumn Conference on Drive and Control参加記

27

セッションの夕方開催された夕食会では，韓国および日本の学会長の挨拶（写真５）に引き続き大会
報告がなされ，韓国から16件，中国から９件，日本から６件，アメリカおよびカナダから１件ずつ，70名を超える参加者により第一回の開催が成功であったことが報告された．

写真７

写真５

夕食会で挨拶されるKSFC李一永会長（左）およびJFPS築地徹浩会長（右）また，講演表彰では東京工業大学の金先生が最優
秀論文賞を受賞された（写真６）．日韓の架け橋として活躍される金先生に相応しい受賞であった．

夕食会における日韓の参加者ら

まず，国際交流はとにかく自分が現地に足を運び，また日本に来て頂いて，研究者同士や学生同士が「会って話す」ことが重要であるという点である（写真８）．日本のフルードパワーの学術的，技術的なレベルは現在も世界中が注目しており，彼らのイメージに各分野の日本人代表者の顔が浮かぶようにしておく必要がある．次に，国際交流を育てていくには長い時間が必要という点である．日韓の交流は冒頭で述べたように多くの先人らが少しずつ発展させ，35年以上を経て大きく花開いた．我々も次々世代に何かを残すべく，今から行動を起こす必要がある．
第三点は，ダイバーシティの観点から日韓は女性研究者の進出が大きく遅れているという点である．
今回中国からは女性研究者が数名参加していたが，日韓からは合わせて唯一坂間博士のみであった．
2014年10月に公表された世界経済フォーラムの「ジェンダー・ギャップ指数2014」によれば，日本
は経済，教育，政治および保健分野を総合した男女格差の大きさが142 ヶ国中104位1）（韓国は117位）という衝撃的な状況にあるが，理工系分野ではこれよりもさらに低い状況であろうと推察され，事実今

写真６

李 会長から最優秀論文賞を授与された金俊完先生（右）その後は日韓中のフルードパワー研究者らが和やかに食事をしながら，日本への留学時の思い出話や将来の国際的な産学の協力関係について話が弾んだ（写真７）．2017年には福岡でJFPSの国際シンポジ
ウムも開催される．今回は記念となる第10回大会であり，夕食会会場でも眞田実行委員長は海外の参加者に積極的に参加依頼の働きかけをされておられた．

4．帰国の途について
今回のセッションへの参加を通し，再認識したことがいくつかあった．

写真８

フルードパワーシステム

帰国日午前中の釜山散策にて（海東龍宮寺）
第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

27

28

フルードパワーシステム

回のインターナショナルセッションがその証左の一つである．これも国際交流と同じく時間がかかる．
女性研究者を増やすにはまず女子学生を増やす必要がある．女子学生会員へのアファーマティブ・アク
ション等の取組みの検討があっても良いであろう．

紙面をお借りして厚く御礼申し上げます．ありがとうございました．
参考文献
１ ）内閣府男女共同参画局ホームページ
http://www.gender.go.jp/public/kyodosankaku/2014/
201412/201412_04.html

末筆ながら，今回のKSFC2015への参加では，滞在のアレンジ，セッション運営者との連絡および現地での案内等，金先生に大変にお世話になりました． 会

告（原稿受付：2015年11月 ７ 日）

詳細は学会ホームページ（http://www.jfps.jp/）をご覧ください

平成27年度ウィンターセミナーのお知らせ「フルードパワー技術を支える要素技術」
開催日時：2016年３月18日（金）13：00 ～ 16：20

開催趣旨：
産業のあらゆるシーンを支える油空圧機器にはいろいろな要

会

場：機械振興会館：地下３階

B3－１

素技術が使われています．本セミナーでは油空圧機器に使用さ東京都港区芝公園３－５－８

れる要素技術について，具体的な事例を解説するとともに今後

詳細は学会ホームページに随時掲載いたします．

の技術動向についてご紹介する予定です．

皆様の積極的なご参加をお待ちしております．

平成28年春季フルードパワーシステム講演会

併設セミナー「フルードパワーシステムを変えるIoT，ICTの最新技術」のお知らせ
開催日：平成28年５月25日（水）の解説，さらに生産設備や建設機械における具体的な事例につ開催趣旨：
平成28年春季フルードパワーシステム講演会併設セミナー
は，平成28年５月25日（水）に機械振興会館（東京都港区）

いて解説していただきます．詳細は学会ホームページに随時掲
載いたしますので，ご確認をお願いいたします．

で開催されます．本併設セミナーでは，今後，フルードパワー

な お， 日 本 フ ル ー ド パ ワ ー シ ス テ ム 学 会 誌47巻 ２ 号

システムを発展させていくための重要な基幹技術の一つとなる（2016年３月号）が当日の講演資料となりますので，各自

IoT，ICTについて解説いただくとともに，その基盤技術となご持参いただきますようお願いいたします．

る情報センシング技術，情報通信技術，遠隔制御技術について

28

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

皆様の積極的なご参加をお待ちしております．

2016年１月（平成28年）

桜井康雄：日本機械学会2015年度年次大会におけるフルードパワー技術研究動向

29

会議報告

日本機械学会2015年度年次大会におけるフルードパワー技術研究動向

著

者

紹

ら1）は負圧を用いたパッシブ型力覚提示装置を提案

介
さくら

い

桜 井

やす

康

お

雄

足利工業大学工学部〒326-8558 足利市大前町268－１
E-mail : ysakurai@ashitech.ac.jp

昭和61年上智大学大学院理工学研究科博士前期課程機械工学専攻修了．富士重工業㈱，上智
大学助手等を経て平成12年足利工業大学講師，
平成13年同大学助教授，平成19年同大准教授，
平成21年同大教授，現在に至る．

1．は じ め に2015年度日本機械学会年次大会が９月13日㈰から16日 ㈬ ま で 北 海 道 大 学 工 学 部 に お い て「Be
Ambitious! ～機械工学の新たな挑戦～」というテーマのもと2,286名の参加者を得て開催された（図１）．法政大学・田中豊先生，徳島大学・高岩昌弘
先生と筆者で機素潤滑設計部門のOSとして「フルードパワー研究の新展開」を企画した．このOSは15
日㈫に３セッション，16日㈬に１セッション開催
され，合計21件の講演が行われた．
他のセッションにもフルードパワー関連の講演が散見されるが，本稿ではそのOSの講演内容について簡単に紹介する．

2．フルードパワー関連の研究動向
2.1 セッション１：ニューアクチュエータ
このセッションでは６件の講演が行われた．高岩

し，パワーアシスト機器としての応用の可能性を検証した結果を示した．岡本ら2）はスペーサ一体型
メッシュ電極ECFポンプの性能および小型化を図った結果を報告した．松岡ら3）はラバーソフトアク
チュエータを駆動するため気液相変化により発生する圧力を利用することを提案し，その駆動特性を実験的に検討した．山平ら4）は空気の圧縮による柔軟性を持つラバーレス人工筋肉を用いた体重免荷シス
テムを提案し，力学平衡モデルを用いた移動方向検出機構の妥当性を検討した結果を示した．赤木ら5）は前の研究で提案した空気圧用低コストサーボ弁の問題を解決した結果およびその弁の解析モデルを提案しその妥当性を検討した結果を示した．齋藤ら6）
はラバーレス人工筋肉拮抗駆動システムが本来有す
る柔らかさを考慮した位置制御系を提案するとともにその有効性を実験的に検討した結果を示した．
2.2 セッション２：空気圧
このセッションでは４件の講演が行われた．早川ら7）は歩行状態提示および触覚提示機能を有する高機能靴を用いた歩行訓練システムを開発した結果を示した．谷口ら8）は小型の空気圧ソフトアクチュ
エータの開発を行うとともにそれらを用いた手指関
節用リハビリ装置を開発した結果を示した．福田ら9）は高分解能のリニアエンコーダ，低流体ノイズ
サーボ弁および速度・加速度フィードバックを加えた制御系を持つ空気圧ベローズにより駆動される３自由度微動ステージの運動制御特性を明らかにした．
村中ら10）は空気圧シリンダの低速域の制御特性改善のため，LuGre摩擦モデルを組み込んで同定した
空気圧サーボシステムのモデルを用いて設計した単純適応制御系の性能をシミュレーションおよび実験により検討した結果を示した．
2.3 セッション３：油圧
このセッションにおいては５件の講演が行われた．
林ら11）は再生可能エネルギ利用分野の動力伝達機
構にHSTが利用される場合を想定し，その構成要素である低速／高トルク油圧ポンプへのDFP（Digital

図１

会場

Fluid Power）方式の適用の可能性を実験的に検討
フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

29

30

フルードパワーシステム

した．五嶋ら12）はコリオリ流量計の密度測定機能を用いた油圧システム中の作動油の油中気泡量測定の可能性を検討した結果と気泡の含有量と油圧システ
ムの関係を示した．眞田ら13）はDirect Drive Volume
Control（DDVC）を利用した船舶用燃料噴射システ
ムによる燃料噴射量制御特性をシミュレーションにより明らかにした．増田は14）２種類のポンプモードを有する航空用ターボ・ファン・エンジンの燃料計量システムにおいて，モード切り替えの際に発生する大きな圧力変動に対する対策の有効性をシミュ
レーションにより検討した結果を述べた．風間ら15）は離間を生じ易くしたベーンポンプを用い，ベーンの離間現象に着目しつつカムリングの温度と加速度を同時計測した結果を報告した．
2.4 セッション４：水圧・計測制御
このセッションでは６件の講演が行われた．小林ら16）は水道水駆動マッキベン型人工筋の負荷変動
および収縮方向の切替えに対してロバストな制御手法として，RLSアルゴリズムを用いた適応モデル予測制御を提案し，その有効性を実験的に検討した結果を示した．伊藤ら17）は非圧縮性流体の圧力の微小振幅を表した管路モデルに基づき空気圧力制御シス
テムのH∞制御器の設計を行い，その性能を実験により検証した結果を述べた．笹尾ら18）は直線の軌道上をロケットエンジンあるいはジェットエンジンで加速するロケットスレッド設備の開水路ブレーキの抗力係数および制動中の振動を実験的に評価した結果を報告した．鈴木19）は構造を単純化して低コスト化をめざした水圧用ロータリー型サーボ弁を提案・試作するとともにその静特性を評価した結果を示した．中尾20）は液体の管路内非定常流れにおいて，壁面圧力の計測値と特性曲線法を用いて流量の推定を行う場合，計測値に含まれるノイズが推定値におよぼす影響を数値実験により検討するとともにスペク
トラルサブトラクション法によるノイズの影響の低減を試みた．伊藤ら21）は圧力源からの液圧を複数の異 な る 圧 力 に 高 効 率 に 変 換 可 能 なActive Charge
Accumulatorの数学モデルを提案するとともにその妥当性をシミュレーション結果と実験結果の比較により示した．

3．お わ り に
本稿では2015 年度日本機械学会年次大会で開催されたOS「フルードパワー研究の新展開」において発表された21件の講演論文の概要を紹介した．

30

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

本OSは一室で行われるため，フルードパワーの全分野に関する講演を聴講することができることが大きな魅力ではないかと感じた．2016年の年次大会
は９月11日㈰～ 14日㈬までの４日間にわたり九州
大学伊都キャンパスを会場として「新たな価値の創造を担う機械工学」をキャッチフレーズとして開催される予定である．また，この年次大会においても機素潤滑部門でフルードパワー関連のOSが開催される予定となっている．本OSに参加していただいた方々に謝意を表して本稿の結びとする．
参考文献
日本機械学会2015年度年次大会講演論文集（DVD）
１ ）高岩他 ３ 名：負圧を用いたパッシブ型力覚提示装置の開発
２ ）岡本他 ３ 名：新型メッシュ電極ECFポンプの改良
３ ）松岡他 ４ 名：気液相変化型ラバーソフトアクチュエー
タの開発４ ）山平他 ２ 名：人工筋肉による体重免荷システムの移動
方向検出機構の検討
５ ）赤木他 ２ 名：チューブの屈曲を利用した低コストサー
ボ弁の試作と解析
６ ）齋藤他 １ 名ラバーレス人工筋肉拮抗駆動システムにおける柔らかさを考慮した位置制御７ ）早川他 ３ 名：高機能靴を用いた歩行訓練用提示システ
ムに関する研究８ ）谷口他 １ 名：筋リラクゼーションと関節可動域訓練を両立する手指関節拘縮予防リハビリシステムの開発
９ ）福田他 ２ 名：空気圧ベローズを用いた ３ 自由度微動ス
テージのナノ位置決め
10）村中：空気圧マニピュレータによる制御性能に関する研究11）林他 １ 名：油圧式変速機構における低速／高トルク・
デジタル油圧ポンプの開発
12）五嶋他 ２ 名：コリオリ流量計を用いた油中気泡量の測
定13）眞田他 １ 名：回転数制御油圧アクチュエータによる船舶用燃料噴射率制御
14）増田：定圧型油圧源を有するジェットエンジン燃料制
御機構の燃料ポンプ切り替えのシミュレーション
15）風間他 ２ 名：油圧ベーンポンプのカムリングの温度と振動の計測
16）小林他 ２ 名：適応モデル予測制御を用いた水道水駆動
マッキベン型人工筋の変位制御
17）伊藤他 ２ 名：管路を有する容器内圧力のH∞制御
18）笹尾他 ２ 名：ロケットスレッド用減速システムとしての開水路水ブレーキの実験的研究
19）鈴木：水圧用ロータリー型サーボ弁の開発及び性能評
価20）中尾：液体管路の ４ 端子モデルと壁面圧力の多点計測を用いた高精度流量推定に関する基礎検討21）伊藤他 ４ 名：実験および理論的アプローチによるACAの基本特性評価

2016年１月（平成28年）（原稿受付：2015年10月 ９ 日）

小林

亘：FPM2015におけるフルードパワー技術研究動向

31

会議報告

FPM2015におけるフルードパワー技術研究動向

著

者

紹

介
こ

ばやし

小 林

わたる

大ホール（写真２）では５つのキーノート・スピー
チのセッションが構成され15件の講演が行われた．

亘

芝浦工業大学大学院〒337-8570 埼玉県さいたま市見沼区深作307
E-mail : i030671@shibaura-it.ac.jp
2015年芝浦工業大学大学院博士課程修了．現
在，同大学ポスト・ドクター．水圧駆動システ
ム，リハビリテーションシステムに関する研究に従事．日本フルードパワーシステム学会，日本機械学会などの会員．博士（工学）．

1．は じ め に2015年８月５日から７日，中国のハルビンにて，国際会議「2015 International Conference on Fluid
Power and Mechatronics（FPM2015）」が開催された．著者はこの会議に参加させていただいたので，ここにご報告させていただく．

写真１

会場のSun Island Garden Hotel

2．国際会議の概要
2.1 FPMについて
FPMは，その名の通りフルードパワー技術およびメカトロニクスに関する国際会議であり，中国の北京で1991年に第１回目が開催されて以来，４年おきに中国国内で開催されている．なお，ハルビンは1999年に開催された第３回の会場であり，今回が16年ぶり２回目の開催となる．
2.2 会場と会議の概要
会議および企業展示はハルビン市街の北を流れる
松花江にある太陽島のSun Island Garden Hotelにて行われた（写真１）．また，テクニカルツアーとし写真２

会場内の大ホール

3．研究発表の動向
本会議では，油空圧コンポーネント，機能性流体，
フルードパワーの省エネルギー技術，水圧技術，ヘ

件の講演があり，５日から三日間にわたり講演発表が行われた．国別の内訳は，中国から84件，ロシ

ルスケアロボティクスをはじめ幅広い分野から，16のテーマによる24のセッションが設定された．ここではそのうちのいくつかの研究について紹介する．
Roemerら1）は，高速スイッチング弁内において発生する流体力の解析に用いられるCFDの手法として flow-induced fluid force と movement-induced
fluid forceを考慮した流体力モデルを提案し，提案

アから６件，デンマークから６件，日本から４件，韓国から４件，パキスタンから２件，イギリスから１件，ブラジルから１件であった．また，会場内のモデルのパラメータをCFDの解析結果に基づいて同定可能であることを示した．
Guoら2）は，エレクトロハイドローリックアクて，ハルビン工業大学のフルードパワー関連の研究
室および学内の航空宇宙ミュージアムへの見学ツアーが開催された．
クロージングでの主催者側の発表によると，108

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

31

32

フルードパワーシステム

チュエータの制御手法として，状態フィードバックに基づいた適応バックステッピング制御を適用し，未知のパラメータや外乱による動特性の変化を補償する手法について紹介した．
Tarasovら3）は，ハイドロスタティックサーボド
ライブの省エネルギー化に関して，変速機におけるパワーロスを考慮した数値シミュレーションにより，制御入力の最適値を明らかにしトータルでのエネル
ギー消費を抑える手法について提案した．
Xuら4）は，アキシャルピストンポンプのスワッ
シュプレートにおいて発生するチャーニングロスのモデル化と解析手法について提案した．そして，シミュレーションにより，チャーニングロスの影響因子について明らかにした．
Fanら5）は，マイクロマウスコンテストで使用される自律ロボットを対象とし，ER流体を用いたブレーキ装置を開発した．また，試作したブレーキ装置において十分な制動力が得られることを明らかにした．
Ahnら6）は，ハイブリッド油圧掘削機の省エネル
ギー化手法として，ブームが有する位置エネルギーを再利用する手法について提案し，従来の手法に比べ大幅なエネルギー消費の削減が可能となることを示した．

4．アワードパーティ
６日の夜には会場を移しアワードパーティが開催された．アワードパーティでは伝統的なロシア料理が振る舞われ，生演奏をバックにロシアの伝統舞踊が催された（写真３）．ハルビンがある黒竜江省はロシアとの国境に接する中国最北東部に位置し，建物をはじめ至るところにロシアとの関係が色濃く残る土地である．このパーティでもその長い歴史が垣間見える有意義なものであった．また，パーティの最後には最優秀賞の発表があり，日本から参加していた法政大学の笵想想さんが最優秀学生賞を受賞した（写真４）．

写真３

32

アワードパーティの様子

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

写真４

最優秀学生賞受賞記念（左から，王先生，笵さん，
田中先生）

5．お わ り に2015年８月に中国黒竜江省ハルビンにて開催されたFPM2015について，会議の概要とフルードパ
ワーに関する研究発表の動向の一部について紹介した．最後に，フェアウェルパーティにおいて，次回のFPMは４年後の2019年に湖北省東部に位置する
武漢市の華中科技大学で開催されることがアナウン
スされ，華中科技大学のフルードパワーに関連する研究動向およびエクスカーションが企画される河北省の観光地などについての紹介があったことを添えて本会議報告としたい．
参考文献
１ ）Daniel B. Roemer et al.：Modeling of MovementInduced and Flow-Induced Fluid Forces in Fast
Switching Valves，Proc. of the 2015 International
Conference on Fluid Power and Mechatronics, p. 978983（2015）２ ）Qing Guo, Tian Yu, Dan Jiang：Adaptive
Backstepping Design of Electro-hydraulic Actuator
Based on State Feedback Control, Proc. of the 2015
International Conference on Fluid Power andMechatronics, p. 888-891（2015）３ ）Oleg Tarasov：The Experience of Creating Compact
Energy Efficiency Hydrostatic Servo Drive, Proc. ofthe 2015 International Conference on Fluid Power andMechatronics, p. 603-609（2015）
４ ）Bing Xu et al.：Modeling and Analysis of the Churning
Losses characteristics of Swash Plate Axial Piston
Pump, Proc. of the 2015 International Conference on
Fluid Power and Mechatronics, p. 22-26（2015）
５ ）Xiangxiang Fan et al.：Design and Fabrication of ER
Braking Device for Micromouse, Proc. of the 2015
International Conference on Fluid Power andMechatronics, p. 729-733（2015）
６ ）Kyoung K. Ahn：Study on Energy Regeneration
System for Hybrid Hydraulic Excavator, Proc. of the2015 International Conference on Fluid Power andMechatronics, p. 1349-1354（2015）

2016年１月（平成28年）（原稿受付：2015年10月 ５ 日）

阪本晴康：中国（上海）駐在日記

33

トピックス

中国（上海）駐在日記

著

者

紹

介
さか

もと

阪 本

はる

晴

やす

康

TAIYO PARKER FLUIDPOWER（SHANGHAI）CO., LTD
No. 299 Tuoqing Road, Qingpu
District, Shanghai, 201700, China
E-mail : hsakamoto@parker.com
1987年摂南大学工学部機械工学科卒業，同年株式会社TAIYO入社．油空圧機器設計，生産管理，事業開発に従事．2013年太派液圧気動（上海）有限公司に出向，現在に至る．

1．は じ め に
私は，2013年12月より現地法人の事業所がある
中国上海市に駐在している．
これまで海外といえば出張のみで，駐在の経験はなく，中国についても2001年に１週間ほど，出張で来たことがある程度であった．当然，中国語が話せるはずもなく，中国の文化や習慣などの知識もな
い，手探りの状態での赴任であった．今回，駐在員
日記の執筆依頼をいただいたので私の約2年間の駐在員生活を紹介させていただく．

食材を余らせてしまうこともあるので，あまり節約にはなっていない気がする．
中国では，日本では食べないような料理に出会え
さそりる．駐在経験の多い人に聞くと，蝉や蠍なども食べたことがあると聞いた．私が上海で食べた珍しい料
理は兎料理で，四川省の料理だそうである．兎料理の中でも人気があるのは，兎の頭だそうで，ほとん
どの客が，注文していた．食べ方は，頭の表面の肉をしゃぶるように食べた後，頭を二つに割り，中身もしゃぶり尽くすといった少しグロテスクな食べ方で，日本人にとっては，敬遠したくなる料理である．味は，甘辛く味付けしてあるが辛味が強い．骨ばかりであまり食べるところはないが，興味のある方は，上海に来られた際，是非食べていただきたい（図１）．

2．上海での食生活
上海に赴任してまず感じたのは，調理するときに使う油の多さである．少しオーバーかも知れないが，肉料理にしても野菜料理にしても食材が油に漬かっているといった感じである．そんな料理をほぼ毎日，会社の食堂でたべるため，夕食はどうしても日本料

図１

兎料理（頭）の看板

3．上海ぶらり歩き

理に走ってしまう．
上海は，人口約2500万人の中国有数の都市であ
しかし，物価の高い上海で，日本料理を食べると，り，日本人駐在者は約６万人と言われている．観光
お酒も含めると200元ほどかかる，200元を現在ので有名なのは，外灘と呼ばれる黄浦江沿いのビル郡
レートで換算すると4,000円近くになり，毎日宴会や旧外人居留地の建物で夜景が綺麗である．その他，をしているような金額になってしまう．
豫園や田子坊という寺や古い住宅街を小さな店の集
円安の現在，上海で食事や買い物をするとき，日本円に換算すると手が出なくなってしまう．節約のため，週末は自炊を心がけているが，食材を買うにも，安全性を考えると，日系や欧米系のスーパーに足が向かう．結果高い食材で一人分の量を作って，まりにした商店街が有名である．
地元の人が行くところでは，上海動物園，野生動
物園や朱角鎮という古い水路の町などがあり，休日は人で賑わっている．少し変わったところでは，上フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

33

34

フルードパワーシステム

海影視楽園という，映画の撮影用に作った町がある．
日本では，京都の太秦映画村が観光用の映画撮影所としては有名である．
上海の南に位置する松江区にあり，市内から地下
鉄とバスで約90分かかる．場所的に日本人は少な
く，私が訪れた際も日本人を見かけることはなかった．
古い上海の町並が撮影用として再現されており，
実際に映画が撮影されている．敷地内には，古い路面電車（図２）が走っており，実際に乗ることもできる．
また，結婚式用の撮影も頻繁に行われており，若いカップルたちが古い町並みを背景に思い思いのポーズで写真に収められていた．中国人にとっては，記念写真が大切だそうで，こういった観光地で結婚
用の写真を撮っている場面をよく見かける．

図２

シャトルバスを利用すると通勤時間は１時間余りかかるため，33名の従業員のうち，幹部を除くほとんどの従業員は行かないとの回答であった．しかし，スムーズに移転し，お客様に迷惑をかけないためにも，できるだけ多くの従業員に移転について来てもらう必要があった．従業員一人ひとりとカウンセリ
ングを繰り返し，賃金・福利厚生など条件面の交渉を行った．
そんな中，移転を３ヵ月後に控えた３月中旬，現場の従業員が条件面などへの不満からストライキ状態に陥りかけた．私のデスクの周りに従業員が押しかけ，移転に対する不満をぶちまけた．当然言葉はわからないので通訳を通す事になるが雰囲気で相当不満を持っていることはわかった．現場従業員の代
表と話し合いを持ち，期限を決め改めて条件提示をすることでその場は収まったが，不満をもった従業員がまじめに働くはずもなく，その時期の生産量は大幅に落ちた．
対策としては，不本意ながら現場にテレビカメラを設置し従業員を監視し怠業があれば会社規程に則り処分することを通告することで，何とかストライ
キを避けることができた．その後，関係者の協力と新たな条件を提示することで納得はしてもらったが，結果的に現場従業員の1/3は移転と同時に会社を去ることになった．
任務である工場移転を進める一方で従業員の気持ちも理解できた．その間で板ばさみになり，しばら
くは眠れず，食欲も落ち体重が５㎏以上落ちた．
紆余曲折があった中で，工場移転に協力してくれた従業員ならびに関係者の方には，この場を借りてお礼を申し上げる（図３，４）．

路面電車

4．工場移転（従業員）
私が赴任した2013年12月は，工場が嘉定区という上海市内から北西に約30㎞離れた地区の工業団地にあった．2003年２月に設立され約11年この場所で操業してきたが，翌年の2014年６月には，上海市内から西に約40㎞離れた青浦区にある工業団地に移転することが決まっていた．赴任してからの半年は，従業員への説明と移転に応じてもらうための賃金・福利厚生の条件交渉および工場移転に関する市政府への届出と許認可を得る事に忙殺された．
まず頭を痛めたのは，従業員が移転について来てくれるかどうかであった．同じ上海近郊で距離的には約35㎞離れた場所だが，従業員のほとんどは嘉定区の工場近隣に住居を構えているため，自宅から工場まで10分から20分あれば着く．しかし，青浦区に移転すると，地下鉄やバスなどの公共交通機関が使えず，シャトルバスで通勤することになる．

34

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

図３

青浦区の新工場

阪本晴康：中国（上海）駐在日記

35

日本でも反日や抗日運動がよく報道されているが，実際に駐在して感じた日中関係を述べる．ただし，たった２年ほどの駐在経験における感想であることをはじめにお断りしておく．
私も上海に駐在するまでは，多くの日本人がそうであるように，ほとんどの中国人も日本のことが嫌いなのだろうと考えていた．確かに，テレビでは抗日をテーマにした戦争ドラマが多く，９月３日の戦
勝70年記念軍事パレードの前後には朝から晩まで，
どのチャンネルを見ても抗日戦争のドラマばかり放送していた．日本の政治家の一言一句を取り上げ報道することもよく見られる．しかし，こちらの人は，
図4

日本は歴史的には悪いことをしたが，日本の製品やサービスは好きといった割り切があり，露骨に反日

新工場の正面

5．中国の景気
これまで年平均10％以上の成長を続けてきた中国だが昨年頃から７％前後の成長に落ち着き，世界
各国では中国の成長の鈍化が報道されている．元高による輸出の減少や株価の下落などにより，景気は悪化の一途をたどっていると言われている．
確かに我々の属している第２次産業においては，過剰な設備，在庫などの影響により設備投資，生産が減少しているため，景気の悪化を肌で感じる.
しかし飲食・サービスなどの第３次産業は，順調に成長している．したがってまだら模様ではあるが，全体としては成長している状態で，高級品を扱うデパートは増えているし，これまで高嶺の花であった
日本料理店にも中国人が増えてきている．連休になれば旅行客も多く，日本でも「爆買い」が大きく報道されるように，購買意欲はまったく落ちていないと感じられる．これまでの「とにかく安く，沢山作って，輸出して」という高成長モデルから，成長度は下がるが「質の良いもの・サービスを提供し，内需を拡大する」といったモデルに転換している経過の中で起こっている状態であり，ある意味中国政府としては，想定していた状況なのかも知れない．
これまでの世界の工場から世界の市場へと変わって
おり，輸出型日系企業の撤退や統廃合が増加していると聞く．やはり中国国内の販売を伸ばすビジネスモデルでなければ今後は生き残れないのではないだ
ろうか．

6．駐在員の目から見た日中関係
尖閣諸島の問題以降，日中関係は悪化しており，感情を剥き出しにすることは，少なく感じる．現に先ほどの爆買いではないが，中国から日本への旅行者は増えるばかりである．
一方，日本においては，中国の景気悪化の影響で，世界経済も悪化するなどの中国を悪者にする報道が目立つ様に，中国を批判する論調が強いと感じる．
その報道や論調に日本人は，影響され過ぎているのではないだろうか．私個人的には，中国人の持つ反日感情よりも，日本人の持つ中国に対する悪い印象の方が強いように感じる．当然ながら，日本の文化と中国の文化は異なり，歴史問題も介在するから受け入れ難いことも多々あるが，今後中国の影響が大きくなる流れのなか，相手を理解する上で，もっと交流しても良いと思う．

7．最

後

に

上海に駐在してまだ２年ということもあり，言葉の問題，考え方の違いで戸惑うことが多い．仕事面においても，意志の疎通がうまくいかず日々問題が発生し気を抜くことができない．特に単身の駐在員
は，孤独になりがちでメンタル的に落ち込む時も多いと思う．私は，辛いときや落ち込んだときは「明日は明日の風が吹く」と切り替えるように心がけている．駐在員にとっては，ビジネススキルよりも切り替ができる能力がもっとも大切であると最近感じている．
私自身，あと何年中国に駐在するかはわからないが，中国には有名な観光地が沢山あるし，食べたことのない料理もあるので時間の余裕を見つけて，各地を旅行し見聞を広めたいと考えている．


フルードパワーシステム（原稿受付：2015年11月26日）

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

35

36

フルードパワーシステム

トピックス

米国ボストン滞在記

著者

紹

ベル賞受賞者を85名輩出している（1987年生理学・

介
よし

だ

吉 田

かず

和

ひろ

弘

東京工業大学精密工学研究所〒226-8503 横浜市緑区長津田町4259－R2－42
E-mail : yoshida@pi.titech.ac.jp

1989年東京工業大学大学院博士課程修了，同大 学 助 手， 准 教 授 を 経 て2015年 同 大 学 教 授．
2008年10月～ 2009年３月米国UCSB客員研究員，2015年７月～９月米国MIT客員研究員．流体マイクロマシン，機能性流体の研究に従事．JFPS，
JSME，IEEEなどの会員．工学博士．

1．ま え が き
2015年７月２日～９月29日の約３ヶ月間，大学業務の一環として，米国マサチューセッツ工科大学（Massachusetts Institute of Technology. 以降，MIT）,
CSAIL（Computer Science & Artificial Intelligence
Laboratory） 所 長 のDaniela Rus教 授 の 研 究 室DRL（Distributed Robotics Laboratory）において在外研究を行う機会を得た．本稿では，そのときの経験についてご紹介したい．

2．派遣先と活動内容

医学賞受賞の利根川進氏を含む）世界トップクラスの 大 学 で あ る． 現 在，Architecture & Planning,
Engineering, Humanities, Arts, & Social Science,Management, Scienceの５学部を有している．
キャンパスは，地下鉄レッドラインのKendall駅に隣接しており，680,000㎡，すなわち東京ドーム
15個分の面積を有する．広大な面積を有する米国の大学の中では，大きい方ではない．
学生数は，2014-2015年で，学部生4,512名（このうち女子学生46%），大学院生6,807名（同32%），
合計11,319名である．出身国，人種は様々で，世界から優秀な学生が集まっている．留学生は学部生436名，大学院生2,748名であり，アジアからの留学生が49%を占めている．日本人学生が多くいると考えていたが，実際は少ない印象で，意外であり残念であった．最近の若者の内向き指向が反映されているものと思われる．アジア圏では，中国および韓国の留学生を非常に多く見かけ，活力の違いを感じた．
職員は，2015年現在で，教員1,830名（このうち教授，准教授，助教は1,021名（女性22%）），その他の職員10,010名，合計11,840名である．

2.1 MIT1）
MITは，米国ボストンに1861年に創立された著名な理工系大学である．図１に示す校章では，右側の学内の建物は，部屋の通路に面した壁がガラス張りで内部を外から見えるところや，実験スペースが通路と仕切られていないところもあり，開放的な印象であった．学生が訪問者をガイドするキャンパス

人物が本を，左側の人物がハンマーをもち，MITがモットーとする「理論と実践」を象徴している．ノーツアーも活発に行われていた．
また，MITには日本語に興味を持つ学生，職員も

図１

36

Rogers Buildingロビーに掲げられた校章

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

図２

CSAILが入っているRay and Maria Stata Center2016年１月（平成28年）

吉田和弘：米国ボストン滞在記

図４
図３

DRLメ ン バ ー（ 一 部 ）． 中 央 の 女 性 がDaniela Rus教授，その右が宮下博士，左が著者

多く，毎週１回，昼食を取りながら日本語を中心に会話を楽しむJapanese Lunch Tableというイベントが行われていた．著者も何回か参加し，楽しい時間を過ごした．
2.2 DRL2）
計算機科学と人工知能の研究教育を行うCSAILは，
キャンパスの中央やや北側に位置する非常にユニー
ク な 外 観 を し た 図２ に 示 すRay and Maria Stata
Center（Building 32）内にあり，Rus教授のDRLはその３階にある．この建物は，外観だけでなく内部構造もユニークで，１階部分は天井が高く，空中を蛇行するような階段および渡り廊下が見え，本物の自動車が高い位置に飾られていた．
DRLの構成メンバーは，Rus教授，ポスドク研究員（アメリカ，イスラエル，韓国，スペイン，中国，
ドイツ，トルコ，日本，他多数），博士課程学生，
修士課程学生，UROP（学部生研究機会プログラム）
により夏季休暇時に在籍した学部学生，および秘書であり，CSAILの中で最大規模の研究室である．図３にメンバー（一部）の集合写真を示す．
研究室は，中央に実験装置および学生の机が置かれた広いスペースの周囲に，教授のオフィス，ポス
ドク研究員の複数の居室が配置された構造である．
その他に，通路に面したオープンな実験スペースがあり，UROP学生および著者はここで実験を行った．
DRLの研究内容は，ホームページ2）にあるように，
自己組立ロボット，折り紙ロボット，ソフトロボッ
ト，協調組立システム，ネットワークシステムなど，
ロボティクスを中心とした幅広いものである．アイ
デアが優れているものが多く，ハードウェアはそれほど重視されていないようである．したがって，ア
イデアの漏洩に細心の注意が払われていた．
研究室は，教授とポスドク研究員の間で打ち合わせを行い研究の方針を決定し，ポスドク研究員が学生の指導をするといった方法で研究活動が行われて37

教授宅で行われたパーティの様子

いた．夏季休暇の時期を除いて，毎週１回，全メンバーが集まり，昼食を取りながら各自パワーポイン
ト１枚（動画を含む）を用いて研究の進捗状況を報告する会が設けられ，密度の高いディスカッションが行われていた．
所属メンバー間の仲が良く雰囲気が良く，快適に
研究生活を送ることができた．学年の終了時期に，卒業等，移動するメンバーのための送別会に参加したが，それは大きなケーキを食べながら巣立つ人の思い出を楽しく語り合うものであった．図３は，後述の宮下博士と著者の送別会のときの集合写真である（このときは他にもイベントがあり，全メンバーが集まることはできなかった）．また，教授宅で，現所属メンバー，卒業生およびその家族を集めたパーティも開催された（図４参照）．総勢30名以上が参加し，大いに盛り上がった．
2.3 研究内容
著 者 は， ポ ス ド ク 研 究 員 の 宮 下 修 平 博 士，
Shuguang Li博士とともに，マイクロロボットに関する研究を行った．本研究のロボットは，DRLで開発された４個のコイルを有する３次元磁界発生器を用い，ロボットに搭載した永久磁石を遠隔で操作することによりロボットを動かすものである．すでに発表されている，加熱により平面の状態から自動的に折れ曲がり立体形状となる自己変形機能を有する
折り紙ロボット3），4）に関連するものである．ただし，研究内容の詳細については，未公表のため割愛させていただく．
ロボット自体は簡単な構造であるため，思いついたアイデアをすぐに試してみることができた．本研
究に関する限り，面白い動作をするものを実現することを重視し，必要性についてはそれほど深く検討せずに行った．久し振りの感覚で，研究を楽しむとともに，多くの新たな知見を得ることができた．
また，Rus教授，宮下博士，Li博士をはじめ優秀な研究者と交流を深めることができたことは，貴重な経験であった．

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

37

38

フルードパワーシステム

図５

ボストン美術館

図７

ダックツアーの水陸両用バス

図８
図６

クインシーマーケット（図６），ダックツアー（図７），フリーダムトレイルなどを楽しむとともに，著者が好む地ビールの工場見学（今回の滞在に先立つ６月の事前打ち合わせのとき）（図８）を行い，見聞を広めることができた．

3．ボストンでの生活
著者が滞在した７月～９月のボストンは，日差しは強いが乾燥しているため過ごしやすく，地下鉄が便利で快適であった．たとえば，ローガン国際空港
から市内へは，シルバーライン（バス）またはシャトルバスから地下鉄に乗り継いで，容易に移動することができる．
食生活についてはなじみきれないところがあった．
シーフードが有名な土地柄で，ロブスターやクラム
チャウダーなどおいしい料理があるのであるが，量と価格がやや問題であった．またチップ制度も面倒であった．著者は，MITまで徒歩約15分のアパートに居住していたが，その近くに日本や韓国の食材を豊富に扱うスーパーマーケットがあり，ここにかなりお世話になった．
英語環境の日常生活は，英語を身につけるには適しており，グローバル化が進む現在，とくに若いときに留学を経験することは非常に有意義であると思った．海外から見ることにより，日本国内ではわからない世界の中での日本の位置付けがわかってくる点でも有意義である．
週末にはボストン観光に出かけた．ハーバード大学，ボストン美術館（図５），クインシーマーケット

38

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

ビール工場

4．あ と が き
本稿では，著者の米国ボストンでの３ヶ月の経験について紹介させていただいた．今後，多くの日本の若者がグローバルに活躍することに期待している．
最後に，今回の在外研究をサポートしていただいた東京工業大学およびその関係者，客員研究員として受け入れていただいたRus教授，共同で研究をさせていただいた宮下博士，Li博士，およびDRLメン
バー，著者が不在のときに学会活動をサポートしていただいた皆様に深く感謝いたします．
参考文献１ ）http://web.mit.edu/facts/index.html
２ ）http://groups.csail.mit.edu/drl/wiki/index.
php?title=Main_Page３ ）Miyashita, S., Guitron, S., Ludersdorfer, M., Sung, C.
R. and Rus, D.：An Untethered Miniature Origami
Robot that Self-folds, Walks, Swims, and Degrades,
Proc. of IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation（ICRA），pp. 1490-1496（2015）４ ）https://youtu.be/ZVYz7g-qLjs


2016年１月（平成28年）（原稿受付：2015年11月13日）

田中・坂間：法政大学高機能メカトロデザイン研究室の紹介

39

研究室紹介

法政大学高機能メカトロデザイン研究室の紹介

著

者

紹

介
た

なか

ゆたか

田 中

豊

法政大学デザイン工学部〒102-8160 東京都千代田区富士見２－17－１
E-mail : y_tanaka@hosei.ac.jp

1985年東京工業大学大学院総合理工学研究科
精密機械システム専攻修士課程修了，その後，東工大精密工学研究所助手を経て，1991年法政大学講師，1992年同助教授，2002年同教授，現在に至る．工学博士（1991年東京工業大学）．
さか

ま

坂 間

さや

清

こ

子

法政大学マイクロ・ナノテクノロジー研究センター〒184-0003 東京都小金井市緑町３－11－15
E-mail : sayako.sakama.83@hosei.ac.jp
2015年法政大学大学院デザイン工学研究科シ
ステムデザイン専攻博士後期課程修了．現在は同大学マイクロ・ナノテクノロジー研究セン
ターのポスト・ドクター．油中気泡の除去に関する研究に従事．日本フルードパワーシステム
学会，日本機械学会などの会員．博士（工学）．

中研究室の研究テーマは，環境調和形の油圧動力伝達システムや機器要素内の流れのデザイン，運動機
構のデザイン，マイクロメカトロシステムのデザイ
ン，人間の感性とインタフェースデザインの４つのテーマに分類され，高機能なメカトロシステムのデザインに関する幅広いデザイン工学分野を研究テーマとしています．
写真２は，月に一度実施される研究報告会の様子
です．研究報告会には外部の方にもご参加いただき，
田中先生からの（厳しい）ご指摘，ご質問だけでなく，外部の方からの客観的なご意見やご質問をいた
だくことで，学会発表の練習のような緊張感のある雰囲気の中で行われます．しかし，報告会終了後の懇親会はいつも和気あいあいとした雰囲気で行われており，学生はメリハリのある環境の中で研究に取り組んでいます．また研究室では，年に２～３回の

1．は じ め に
本稿では法政大学デザイン工学部の高機能メカト
ロデザイン研究室を紹介します．学会誌編集委員会の企画趣旨に沿って，まず２章では研究室の卒業生が学生の目線から研究室の様子などを紹介します．
３章では，研究室の成り立ちの経緯や現在の研究テーマなどを教員から紹介します．

2．卒業生から見た研究室
2.1

写真１

田中研究室の集合写真

研究室の概要法政大学デザイン工学部システムデザイン学科の高機能メカトロデザイン研究室（田中豊研究室）には，現在，学部３年生（秋学期より所属）10名，学部４年生９名，修士課程１年生２名，修士課程２年生１名の計21名の学生が在籍しています（2015年10月現在）．写真１は研究室の最近の集合写真です． 本 章 の 筆 者 で あ る 坂 間 は，2010年 ９ 月 ～2015年３月まで当研究室に在籍し，現在も博士研究員（PD）として田中先生のご指導を仰ぎながら研究室の学生と一緒に研究に取り組んでいます．田フルードパワーシステム

写真２
第47巻

研究報告会の様子

第１号

2016年１月（平成28年）

39

40

フルードパワーシステム

懇親の場を持つことを大切にされています．卒業生の多くは，研究のことだけでなく，懇親会等で田中先生にご教授いただいたことは，社会に出てからとても役にたっているとOB・OG会で話しています．
特に筆者の場合，オーパスシステムの鈴木隆司博
士やウナック研究所の福岡新五郎博士，機械振興協会の五嶋裕之博士など多くの外部の研究者の方々に普段から親身なご指導いただき，自分の視野を広くするのにとても役立っており，感謝しております．
写真３

3．研究室の成り立ちと研究テーマ構成

夏合宿

ゼミ合宿，毎年秋に行われるOB・OG会，学位授与式当日にカラオケパーティールームを貸し切って行

3.1 成り立ちの経緯
本章の筆者の田中は，1991年４月に法政大学にわれる研究室卒業記念パーティー等，先生と学生が一緒に参加するイベントが多くあります．田中研究
室は先生と学生の距離の近い研究室ですが，このよ

着任し，今年で研究室を主宰して26年目を迎えます．着任時は工学部機械工学科（小金井地区）に在籍し，メカトロニクス研究室で学生の指導や油圧・

うなイベントが，先生と学生の距離を縮めるきっか
けになっているのだと思います．写真３は2015年
９月の夏合宿で訪れた富山県黒部ダムでの一コマです．
2.2 研究室に入った理由と現在の研究テーマ
筆者は，大学に入学した当初から田中先生の授業を受講する機会が多く，先生の講義の仕方や学生との接し方が好きで田中先生のもとで研究に取り組みたいと考えるようになり，田中研究室への所属を希望しました．研究テーマを決める際は，“油圧”に興味を持ったことで，油圧動力伝達システムの油中気泡の分離除去に関する研究1）-3）に従事することにしました．最初は強く希望する研究テーマがあって田中研究室を希望したわけではなかったため“なんとなく”始めた研究でしたが，田中先生の熱心なご指導のおかげで研究はすぐに楽しくなり，最終的に本研究で博士の学位を取得し，ポスト・ドクターに

水圧や空気圧に関する流体制御や流体計測，遠隔操作やバーチャルリアリティーに関する研究テーマを展開していました．着任当時は，学部学生との年齢が一回りも違わなかったこともあり，羽目を外してよく飲んで騒いだことが懐かしく思い出されます．
当時の研究テーマは参考文献4）に詳しく紹介されています．
その後，著者は大学より在外研究の機会が与えられ，2000年５月から翌年の３月まで，米国のユタ大学工学部計算科学科John Hollerbach教授の研究室で客員助教授として，恵まれた環境の下，雄大な
米国西部の大自然を満喫しました5）．当時の米国は９・11テ ロ の 起 き る 前， 空 港 の セ キ ュ リ テ ィ ー
チェックなども大らかで，多くの日本の皆様を空港
内の搭乗ゲートまで出迎え，車で市内や大学研究室，国立公園などへ案内したことなどを懐かしく思い出します．

なった現在も研究を継続して進めています．
2.3 田中先生について

帰国後，工学部の学部改組の最中の学科主任や学部執行部主任などの学内業務に携わり，ハイテクリ

田中先生は，人とのつながりを大切にする先生です．可能な限り多くの学生が学会に参加できるよう研究の指導をし，また，他大学の先生や学生と共同で取り組めるゼミ課題を設定したり，産学連携でのサーチセンター整備事業によるマイクロ・ナノテク
ノロジー研究センターの開設（2003年）や新しい
理系デザイン教育研究を行うシステムデザイン学科の設立（2004年），理工系教育の一部を都心の市ヶ研究活動の場を学生に提供したりすることで，研究室の中だけではなく，学生が多くの研究者や外部の谷地区へ展開する企画に関わりました．2007年には工学部の一部を分離して市ヶ谷地区に設置したデ

方々とつながりを持てるよう，さまざまな工夫をしてくださっています．さらに，先生ご自身も学生との交流の場を大切にしてくださり，忙しい合間をぬって学生の研究や進路の相談に乗ってくださいまザイン工学部の開設に参画し，システムデザイン学科の教員として市ヶ谷地区に高機能メカトロデザイ
ン研究室を開設し，現在に至っています．本稿の共著者の坂間は，この新学部システムデザイン学科のす．そんな田中先生は，フルードパワーシステム学会に所属されている多くの先生方と同じように，専第１期の卒業生です．
3.2 研究テーマ

門とする分野や所属にかかわらず，たくさんの方と40

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

高機能メカトロデザイン研究室を開設してから，2016年１月（平成28年）

田中・坂間：法政大学高機能メカトロデザイン研究室の紹介

41

まな評価指標で比較分析検討する調査研究10）を継続して実施しています．著者らはこうした調査研究が，高性能なアクチュエータを開発するため，また将来にわたるアクチュエータ開発のロードマップを策定するためにきわめて重要な研究と捉えています．

4．お わ り に

図１

著者の一人の坂間も紹介しているように，当研究室は国内外の学会講演会や展示会・技術説明会・技研究室のテーマ分類

志望する学生の気質や知的好奇心が機械工学科の時と異なることもあって，従来からの流体制御に関する研究を基本としながら，研究の方向をモノづくりに関わる総合デザインという視点からとらえ直して整理し，４分野に研究テーマを分類して学生の研究指導にあたっています．
高機能メカトロデザイン研究室の研究テーマは，
図１に示すように４つの分野，すなわち，次世代モーションメカニズム（略してMB），インタフェー
スデザイン（IF），グリーンフルードパワー（FP），
マイクロメカトロデバイス（MM）で構成されています．
MB分野はパラレルメカニズムを用いた運動機構のデザインとその産業分野に応用する研究が中心です．パラレルメカニズムが持つ運動特性を利用して巧みな運動や姿勢変化をともなう高機能な次世代機
械システム6）7）を実現します．
IF分野では，人間の感覚や感性とデザインの関係性の検討，人間の動きや反応を計測分析してインタ
フェース機器の設計に活かす研究を展開しています．
FP分野が最も本学会と関係が深い分野です．この分野では，油圧動力伝達システムの高効率・高性能化，油中気泡がキャビテーションや油の剛性におよぼす影響などを研究しています．気泡分離除去装置の試作と高圧実験装置による検証実験やフィールド
試験，流れの数値解析や可視化実験等を通し，高性
能な油中気泡分離除去システムが実現されています．
MM分野では，機能性流体が次世代マイクロフ
ルードパワー素子実現のためのキーテクノロジーであると捉え，機能性流体パワーの特長を活かした小形で高性能な高出力マイクロメカトロデバイスの開発研究8）や機能性流体の一種であるER流体を用いた小形ロボット用ソフトブレーキの研究9）などを展開しています．
また既存のアクチュエータ全般（油圧・水圧・空気圧式，電磁式，その他の新しい駆動原理）の性能について，製品や試作品のデータを収集し，さまざ術交流会等に皆で積極的に参加し，発表や説明対応，交流を通して，研究成果を広く発信することに努めています．こうした機会は学生の皆にも好評です．
これらの経験を踏まえた上で，田中研究室のモッ
トーは「自分のため」と「他人のため」の一致，すなわち「自他の一致」を常に意識し，「全機して調和した姿勢を保つように心がけよう！」です．自他一体感を持ち，わがまま勝手ではなく，相手の立場に立つことができる，共に喜び，共に苦しむことができる，そんな心を持った「全機」した姿勢が，心と体を健全に保つためのもっとも大切なことと常々思っています．当研究室の卒業生や在籍学生は皆，
このことを常に胸に刻み，日夜，仕事や研究に取り組んでいるものと確信しています．今後共，関係各位のご指導，ご鞭撻をよろしくお願い申し上げます．
参考文献
１ ）Y. Tanaka, S. Sakama, R. Suzuki,：“Bubble
Elimination from Working Oils for Environmentally
Friendly Hydraulic System Design”, Int. J. Automation
Technology, Vol .6, No. 4, pp. 488-493（2012）．
２ ）坂間清子，鈴木隆司，田中豊：気泡除去装置の設計と評価に関する研究（第 ２ 報 スパイラル係数を用いた
放気口径と流出口径の選定），日本フルードパワーシス
テム学会論文集，Vol. 45，No. 5，p. 79-84（2014）．
３ ）S. Sakama, H. Goto, H. Higashi, R. Suzuki, Y.
Tanaka,：“Air Bubble Separation and Elimination fromWorking Fluids for Performance Improvement of
Hydraulic Systems”, Proc. IFPE 2014 in Las Vegas,
Paper-No. 27- １ （2014）４ ）田中豊，解説：研究室ではこのようなテーマの研究を展開します，油圧と空気圧，Vol. 27, No.7，pp. 896897（1996）．
５ ）田中豊，ユタ通信・アメリカソルトレイクシティー発，
日本機械学会誌，Vol. 104，No. 988，pp. 210-211（2001）．
６ ）Y. Shiga, Y. Tanaka, H. Goto, H. Takeda,：“Design of
Six Degree-of-freedom Tripod Parallel Mechanism for
Flight Simulator”, Int. J. Automation Technology, Vol.
5, No. 5, pp. 715-721（2011）．
７ ）H．Goto, K．Ichiryu, Y．Tanaka,：“3D Tube Formingand Applications of a New Bending Machine with
Hydraulic Parallel Kinematics”, Int. J. Automation
Technology, Vol. 6, No. 4, pp. 509-515（2012）．
８ ）Y. Tanaka, S. Yokota,：“Design and Fabrication of
Micro Pump for Functional Fluid Power Actuation

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

41

42

フルードパワーシステム

pp. 729-733（2015）．
10）Y. Tanaka, S. Sakama, S. Yokota, K. Nakano,：“Comparative Study on Performance of Fluid Powerand Electric Actuators”, Proc. 3rd China-Japan Joint
Workshop on Fluid Power, pp. 53-57（2014）．

S y s te m ”, N e x t - G e n e r a t io n Ac t u a t o r s L e a d i n g
Breakthroughs Part III Micro Actuators, Chapter 14,
pp. 153-164, Springer（2010）．
９ ）X. Fan, S. Sakama, T. Togawa, Y. Tanaka,: “Design
and Fabrication of ER Braking Device forMicromouse”, Proc. 7th Int. Conf. on Fluid Power andMechatronics（FPM2015），IEEE No.CFP1599K-USB,会

（原稿受付：2015年10月12日）

告

会

員

移

動

会員の種類

正 会 員

海外会員

学生会員

賛助会員

会 員 数
（12月10日現在）

950

16

145

133

差 引 増 減

＋2

0

＋11

0

正会員の内訳 名誉員12名・シニア員37名・ジュニア員153名・その他正会員748名

正会員
米川 典秀（カヤバシステムマシナリー株式会社）相部

齋藤 哲平（株式会社日立製作所）

徹（川崎重工業株式会社）

学生会員
戸松

匠（東京都市大学）

杉本 克文（大阪大学）

飯塚 彩人（芝浦工業大学）

中西 大輔（大阪大学）

伊藤 健二（信州大学）

庄司 輝秋（神奈川工科大学）

岡部 仁美（信州大学）

前田 和久（信州大学）

中枌 直貴（鹿児島大学）

畑

舟知 亮祐（法政大学）

42

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

真人（鹿児島大学）

会告理事会・委員会日程

会

43

告

〈理事会・委員会日程〉
１月14日

情報システム委員会

１月22日

基盤強化委員会

１月26日

理事会

２月 ４日

編集委員会

２月 ５日

企画委員会

３月10日

委員長会議

・執筆依頼時に送る評価基準について（修正版の確認）
・情報システム委員会よりのご提案
・資料一覧
・48巻表紙カラーについて
平成27年度第３回企画委員会
12月18日 15：00 ～ 17：00 機械振興会館
地下３階B3―９号室（出席者15名）
１）平成27年度実施の事業に関する報告・審議事項
・平成27年秋季講演会について（最優秀講演賞等）〈理事会報告〉・オータムセミナーについて（報告等）
・ウインターセミナーについて

10月27日 15：00 ～ 17：00 機械振興会館

・その他

５階5S―２号室（出席者12名）

２）平成28年度実施の事業に関する報告・審議事項

１）次期会長の人選について

・平成28年春季講演会併設セミナーについて

２）フェロー認定推薦状況について

・平成28年春季講演会について

３）第10回国際シンポジウム福岡の進捗報告

・第４回日中国際共同ワークショップについて

４）第４回日中ジョイントワークショップ開催について

・平成28年秋季講演会について

５）平成27年度学会賞候補者選考について

・オータムセミナーについて

６）ベトナムとの国際交流について

・ウインターセミナーについて

７）マイナンバー制度について

・その他

８）会員の推移と入退会者について

３）その他審議・確認事項

９）学会財務基盤の強化の進捗状況

・予告会告，会告について

10）各委員会からの報告

平成27年度ウインターセミナー

11）その他

平成28年度春季講演会併設セミナー〈委員会報告〉平成27年度第３回委員長会議
12月25日 10：00 ～ 12：00

平成27年度第４回編集委員会

機械振興会館地下３階B3―７号室（出席者10名）

12月10日 14：00 ～ 17：00 東京工業大学田町CIC

議題

５階リエゾンコーナー 501（出席者13名）

１）次期会長人選について

１）前回議事録の確認

２）国際シンポジウム福岡の開催準備状況について

２）学会誌編集計画

３）秋季講演会の準備状況について・Vol.47 No.1「農業に貢献するフルードパワー」

４）第４回日中ジョイントワークショップ開催について・Vol.47 No.2「IOT，ICTを活用したフルードパワー

５）平成27年度でロー認定推薦状況についてシステム」

６）マイナンバー制度について・Vol.47 No.3「海洋開発・港湾建設に活用されるフルードパワー（仮）」７）学会の財務基盤の強化の進捗状況について
８）その他

・Vol.47 No.4「作動油の劣化対応（仮）」・Vol.47 No.5「フルードパワーを活用した大規模研究
開発（仮）
」
３）その他

報告事項
１）各委員会からの報告
２）その他

・トピックスについて

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

43

会告

（一社）日本フルードパワーシステム学会会

賛助会員一覧表

45

告

（一社）
日本フルードパワーシステム学会
賛助会員一覧表

アイシン・エｨ・ダブリュ㈱㈱明石合銅㈱曙ブレーキ中央技術研究所
アズビル㈱湘南工場
アズビルTACO㈱㈱アドヴィックス
アネスト岩田株式会社
イートン㈱
㈱IHI
出光興産㈱
イナバゴム㈱イハラサイエンス㈱㈱インターナショナル・
サーボ・データ㈱打江精機
SMC㈱
SMC㈱中国㈱荏原製作所㈱大阪ジャッキ製作所
大瀧ジャッキ㈱
㈱オプトン
鹿島通商㈱
KYB㈱
KYBエンジニアリング･アンド･サービス㈱KYB-YS㈱㈱桂精機製作所
神威産業㈱川崎重工業㈱川重商事㈱㈱神崎高級工機製作所
キャタピラージャパン㈱旭東ダイカスト㈱協和シール工業㈱極東開発工業㈱㈱クボタ㈱クレアクト・インターナショナル
クロダニューマティクス㈱㈱ケンチク舎㈱古河製作所
㈱工苑
甲南電機㈱
㈱コガネイ
コスモ石油ルブリカンツ㈱㈱小松製作所㈱小松製作所試験センタ㈱小松製作所研究本部㈱小松製作所油機開発センタ㈱阪上製作所㈱鷺宮製作所
佐藤金属株式会社
三和テッキ㈱三輪精機㈱CKD㈱㈱島津製作所㈱ジェイテクト
勝美印刷㈱JX日鉱日石エネルギー㈱ジヤトコ㈱新日鐵住金㈱交通産機品カンパニー
住友建機㈱住友重機械工業㈱住友精密工業株式会社
制御機材株式会社
千住金属工業㈱第一電気㈱㈱TAIYO
タイヨーインターナショナル㈱
㈱タカコ
㈱タダノ
ダイキン･ザウアーダンフォス㈱ダイキン工業㈱
ダイワ㈱
大生工業㈱
調和工業㈱
㈱都筑製作所
TMCシステム㈱
㈱TNK
テラル㈱
天竜丸澤㈱
トーヨーエイテック㈱東京メータ㈱TOHTO㈱東北特殊鋼㈱東明工業㈱DOOSAN CORPORATION
同和発條㈱
東京計器㈱
東京計器パワーシステム㈱
特許機器㈱
特許庁
豊興工業㈱
フルードパワーシステム

第47巻㈱豊田自動織機
中西商事㈱
中村工機㈱
長津工業㈱
長野計器㈱
ナブテスコ㈱ニッタ㈱日新沪器工業㈱日本アキュムレータ㈱㈱日本アレフ日本機材㈱日本クエーカー・ケミカル㈱日本工業出版㈱日本精器㈱日本電産トーソク㈱（一社）日本フルードパワー工業会
日本ムーグ㈱㈱野村商店㈱ハイダック日立建機㈱㈱日立建機ティエラ㈱日立建機カミーノ㈱日立製作所
日立住友重機械建機クレーン㈱廣瀬バルブ工業㈱ピー・エス・シー㈱フジサンケイビジネスアイ
フエスト㈱
㈱フクダ
㈱不二越
二見屋工業㈱ボッシュ・レックスロス㈱
昌富工業㈱
マサモト㈱
㈱増田製作所
マックス㈱三菱電線工業㈱ヤマシンフィルタ㈱ヤマハモーターハイドロリック
システム㈱
油研工業㈱
理研精機㈱
ワールドインシュアランス
ブローカーズ㈱第１号

2016年１月（平成28年）

45

46

フルードパワーシステム

編 集 室

次号予告

―特集「フルードパワーシステムを変えるIoT，ICTの最新技術」―〔巻頭言〕「フルードパワーシステムを変えるIoT，ICTの最新技術」発行にあたって成田
晋〔解説〕Internet of Things時代における変化とその対策
森
大輔
フルードパワーの情報センシング技術
眞田 一志
マイコンと周辺機器の情報通信基盤技術
赤木 徹也
遠隔操作に関わる一般論とバイラテラル・マルチラテラル制御について
三好 孝典
エアパワーメータを活用した空気圧システムの省エネルギー化加藤友規，山本 円朗，小林 敏也
クラウド時代のメンテナンス・サービス
細矢 征史
衛星通信を利用した建設機械のグローバル遠隔監視システム
関口 和浩
荒堀削から仕上げ整地まで自動アシスト制御するICT油圧ショベル
大岩 憲史〔会議報告〕山梨講演会におけるフルードパワー技術研究
吉田 和弘
ASME/Bath2015に参加して
眞田 一志〔トピックス〕特許文献を調べる・特許情報プラットフォーム…特許文献を見る１
木原 和幸〔展望〕60周年を迎えての抱負・学会への期待
藤原 達也〔研究室紹介〕芝浦工業大学 川上研究室
川村 隼人〔企画行事〕平成28年度企画行事紹介
眞田 一志，桜井 康雄
平成27年度オータムセミナー開催報告
川島 正人

平成27年度「フルードパワーシステム」編集委員
委 員 長 吉 田 和
副委員長 塚 越 秀
委員 伊 藤 雅
内 堀 晃
小 倉
加 藤 猛
加 藤 友
北 村
木 原 和
栗 林 直
五 嶋 裕
佐 藤 公
佐 藤 恭
妹 尾

会

弘（東京工業大学）
行（東京工業大学）則（東京海洋大学）彦（宇部工業高等専門学校）
弘（日立建機㈱）美（㈱コガネイ）規（福岡工業大学）
剛（油研工業㈱）幸（㈶工業所有権協力センター）樹（㈱川崎重工業）之（機械振興協会）哉（CKD㈱）一（横浜国立大学）
満（SMC㈱）

委

員 中
成
藤
丸
村
柳
山
吉
担当理事 伊
山

野
田
田
田
松
田
田
満
藤
田

政 身（東北大学）
晋（KYB㈱）壽 憲（東京電機大学）
和 弘（㈱コマツ）
久 巳（沼津工業高等専門学校）
秀 記（豊橋技術科学大学）
真の介（㈱TAIYO）
俊 拓（神奈川工科大学）
和 巳（KYB㈱）宏 尚（岐阜大学）編集事務局 藤 谷 秀 次（学会事務局）
竹 内 留 美（勝美印刷㈱）（あいうえお 順）

告

複写される方へ本会は下記協会に複写に関する権利委託をしていますので，本誌に掲載された著作物を複写したい方は，同協会より許諾を受けて複写してください．ただし（公社）日本複写権センター（同協会より権利を再委託）と包括複写許諾契約を締結されている企業の社員による社内利用目的の複写はその必要はありません．したがって，社外頒布用の複写は許諾が必要です．
権利委託先：（一社）学術著作権協会〒107-0052 東京都港区赤坂9－6－41 乃木坂ビル
TEL：03-3475-5618
FAX：03-3475-5619
E-mail：info@jaacc.jp
なお，著作物の転載・翻訳のような，複写以外の許諾は，学術著作権協会では扱っていませんので，直接本会へご連絡ください．

46

フルードパワーシステム

第47巻

第１号

2016年１月（平成28年）

ISSN

1880-3121

日本フルードパワーシステム学会論文集
第47巻, 第１号（2016）平成28年１月
目次

研究論文
１．気液相変化により駆動されるゴム人工筋アクチュエータの製作


加藤友規，本多駿太，程明昭，櫻木一樹，大野

一般社団法人 日本フルードパワーシステム学会

学

１

ISSN

1880-3121

TRANSACTIONS OF
THE JAPAN FLUID POWER SYSTEM SOCIETY
Vol.47, No.1

January 2016
Contents

Paper
１．Fabrication of a Miniature Rubber Muscle Actuator Driven by Gas-Liquid
Phase ChangeTomonori KATO, Shunta HONDA, Mingzhao CHENG,Kazuki SAKURAGI, Manabu ONO

Published by
The Japan Fluid Power System Society
c/o Kikaishinko Building
３―5―22 Shiba-koen, Minato―ku, Tokyo, 105―0011, Japan１

加藤・本多・程・櫻木・大野：気液相変化により駆動されるゴム人工筋アクチュエータの製作

1

研究論文

気液相変化により駆動されるゴム人工筋アクチュエータの製作＊
加 藤 友 規＊＊，本 多 駿 太＊＊，程明 昭＊＊
櫻 木 一 樹＊＊，大 野学＊＊＊
Fabrication of a Miniature Rubber Muscle Actuator Driven
by Gas-Liquid Phase Change
Tomonori KATO, Shunta HONDA, Mingzhao CHENG,
Kazuki SAKURAGI, Manabu ONO
The ultimate goal of this research is to develop an artificial micro muscle in which a tiny compressor is installed.
Pneumatic actuators, such as pneumatic artificial rubber muscle（PARM）or rubber bellows, have been widely used inmany industrial and research fields, since they have merits such as being compact and lightweight. However, the size ofthe compressor driving the actuator is relatively large. In order to solve this problem, the authors have been researchingsoft actuators driven by the gas-liquid phase change（GLPC）of fluorocarbon. Fluorocarbon（C5F11NO）is a substance thathas a relatively low boiling point（50［°C］）and a low heat of evaporation（104.65［kJ/kg］, whereas that of water is 2,260［kJ/kg］）. In this research, PARM driving experiments utilizing the GLPC were conducted, and a PI control system wasbuilt to test step response and frequency response of actuator. The frequency response up to 4.0［Hz］was clarified and thecorner frequency of approximately 1.5［Hz］was confirmed.
Key words：Pneumatics, Pneumatic artificial rubber muscle, Gas-liquid phase change, Pressure control

1．緒

されるアクチュエータに関する研究が進められているが3），

言

気 液 相 変 化 を 用 い てPARMを 駆 動 する際 は，0.3［MPa空気圧駆動のロボットに使用される空気圧アクチュエータの一種である空気圧ゴム人工筋（Pneumatic artificial rubber

gauge］以上の圧力発生に約200秒の時間を必要としており，
圧力応答性の改善が課題となっていた4）．

muscle，以下PARM）は，筋肉の収縮原理を模したものでそこで，著者らは応答性の改善5）を目的とし，本論文であり，Fig. 1に示すように空気圧をPARM内部に供給し，圧は気液相変化により駆動されるアクチュエータについて，力を上昇させることで径方向に膨張し，軸方向に収縮して特に力制御に注目した．まず，PARMの一般的な特性を測変位を生じる．PARMは軽量でやわらかく，同径のエアシリ

定し，次に気液相変化による圧力発生を確認して，PARM

ンダと比較して数倍の引っ張り力を発揮できる（軽量高出の駆動実験を行った．さらにPI制御系を適用し内圧制御を力）という特徴や防爆性や姿勢保持の点で優れており，柔軟な接触動作が要求される対人間用ロボットなど，パワーア
シスト機器やマニピュレータへの適用の研究が進められている1）2）．しかし問題点として，PARMの駆動源として使用されるコンプレッサは大型で，Fig. 2に示すように周辺装置等を組み合わせると装置全体の小型化が困難になることが挙げられる．空気圧アクチュエータが直面するこの問題の解決策として，コンプレッサを使用しない気液相変化により駆動
Fig. 1

Pneumatic artificial rubber muscle＊

平成27年６月３日原稿受付＊＊

福岡工業大学大学院工学研究科（所在地：福岡県福岡市東区和白東３－30－１）（E-mail：t-kato@fit.ac.jp）＊＊＊

東京都立産業技術高等専門学校ものづくり工学科（所在地：東京都品川区東大井１－10－40）
第47巻

第１号

Fig. 2―1―

Pneumatic system
2016年１月（平成28年）

2

日本フルードパワーシステム学会論文集行った．最後に気液相変化により駆動されるPARMの動特kg］と水の22分の１程度しかないため，僅かな熱エネル性を把握するため周波数応答実験を行い，性能を検証した．

ギーの供給・放出で相変化する．熱膨張率は，20［°C］において0.00154［°C－1］であり，水の約７倍である．また，

2．主 な 記 号

毒性がなく不燃性で安全である．

AF ：力の振幅

［N］

AP ：圧力の振幅

［Pa］

4．PARMの静特性実験

E

：電圧

［V］

本章では，PARMのモデル化を行う．PARMを錘を取り

f

：周波数

［Hz］

付けた状態で駆動させ，その時のPARMの静特性を測定す

F

：力

［N］

る 実 験 を 行 っ た． 本 研 究 で 使 用 し たPARM（FESTO

G

：ゲイン

［dB］

MXAM-5-AA）はFig. 1に示したものである．このPARM

P

：圧力

［Pa］

の各寸法は自然長100 ［㎜］，外径6.76 ［㎜］，内径4.76 ［㎜］Pref ：目標圧力

・
P ：圧力微分値

［Pa］である．実験装置を Fig. 5に示す．PARMはポテンショメー［Pa/s］

タ付きの低摩擦レールに取り付けられ，先端にプーリを介

R

：抵抗

［Ω］

t

：時間

［s］

V

：体積

［㎤］

W

：消費電力量

［Ｊ］

ε

：収縮率

［－］

θ

：液温

［°C］

∠φF：力の位相

［°］∠φP：圧力の位相

［°]・ ：消費電力
W

して錘を取り付けた．

［W］

Fig. 33．気液相変化アクチュエータ

Gas-liquid phase change

3.1 気液相変化の概要
気液相変化の概要をFig. 3に示す．気液相変化とは，気体から液体，液体から気体へと物質を相変化させる現象である．液体は，熱を与えられると沸騰が始まり，気体に変化する．その際に，体積が膨張し，容器内に圧力を発生させる．加熱を停止すると熱が奪われ凝縮し液体に戻る．その際に体積が収縮し，圧力が下降する．
3.2 気液相変化アクチュエータの概要
気液相変化アクチュエータの概要図をFig. 4に示す．気液相変化アクチュエータとは液相が気相へ変化する際，体積が膨張する現象を利用したアクチュエータである．装置に取り付けた自作のコンスタンタン製のヒータ（材料：Fig. 4Gas-liquid phase change system

Table 1

Characteristics of working fluid

Heat ofCoefficient ofWorking fluid
Boiling point
vaporization thermal expansion（Chemical formula）（1 atm）［℃］
［kJ/㎏］［℃-1］

TOKYO WIRE WORKS LTD，φ0.231［㎜］，単位長さあたりの抵抗値16.02 ［Ω/m］）に電力を与えることで，加熱された液体が膨張した後，沸騰し気体へ変化する．その際Fluorocarbon（C5F11NO）50

104.650.00154

Water
（H2O）

100

2,257

0.00021に体積が膨張し発生する圧力によってアクチュエータが駆動する．また，装置から熱を取り除くと，変化していた気体は液体に戻り体積は収縮する．気液相変化を用いたアク
チュエータは，コンプレッサレスのためPARMの長所を生かしたまま，装置全体の小型化が可能となる．
3.3 作動流体
本研究では作動流体にフッ化炭素（C5F11NO）を用いた．
水とフッ化炭素の比較をTable 1に示す．フッ化炭素は沸点が大気圧下において50［°C］と低く，蒸発熱が104.65［kJ/
第47巻

第１号

―2―

Fig. 5Experimental apparatus
2016年１月（平成28年）

加藤・本多・程・櫻木・大野：気液相変化により駆動されるゴム人工筋アクチュエータの製作

3

錘の質量を0.5［㎏］（F=4.9［N］），2［㎏］（F=19.6［N］），3

PARMの駆動に使用する0.35［MPa gauge］である．実験装［ ㎏］（F=29.4［N］）とし，PARMの内 圧 P を０→0.4→０

置をFig. 8に示す．本章における実験では，30［㎤］の固定［MPa gauge］と変化させ，その際PARMの変位をポテン

容器（円筒部 材質：アクリル，高さ：42.4［㎜］，内径：30，側面積：3,996.1［㎟］；上下面
ショメータで測定し，PARMの内圧と収縮率の関係を求めた． ［㎜］
実験結果をFig. 6に示す．外力FとPARMの収縮率εと内6）

圧 P の関係は補正係数を用いた⑴式で表すことができる ．
F＝P（a1 ε＋a0）－（b1 ε＋b0）
⑴

実験結果より上式の各係数を最小二乗近似を用いて，a1

材質：アルミ，上下

総面積：1,413.7［㎟］）に，前述のフッ化炭素を満タンに充填した．作動流体は装置下部のコンスタンタン製のヒータ（抵抗値3.7［Ω］）に電力を与えることにより加熱され沸騰する．また，装置上部には圧力センサ（SMC PSE510-R06）
を取り付けた．
実験においてはオープンループにて，ヒータに電力を＝2304.2，a0＝103，b1＝1526.9，b0＝－10.1と求めた．
同様にFig. 5の実験装置を使用し，錘の質量を0.5［㎏］

331［W］（電圧35［V］，電流9.46［A］）与えることで，固（F＝4.9［N］），2［㎏］（F=19.6［N］）とした場合のPARM

定容器内の圧力を大気圧力状態から上昇させる実験を行っの収縮率εと体積Vの関係を測定した．測定結果をFig. 7にた．圧力の上昇過程をFig. 9に示す．この実験結果より，示す．PARMの収縮率と体積の関係は，PARMに加えられ気液相変化による圧力の発生を確認した．

る荷重によらないことが過去の研究で報告されており7），

5.2 PARM駆動実験（オープンループ）
気液相変化を用いてPARMの内圧を0.3［MPa gauge］か

最小二乗近似により⑵式で近似することとした．
V＝－69.08ε2＋24.08ε＋1.75

⑵

ら0.35［MPa gauge］まで変動させる実験を行った．実験
装置をFig. 10に示す．PARMは固定容器の上部に取り付け，

以上は一般的なPARMの静特性のモデル化であり，本論

さらにPARMの上部には力を測定するロードセル（TCLZ-

文の次章以降で本章の全ての結果を利用するわけではない

50NA）を取り付けた．また，作動流体は固定容器とが，本論文で使用するPARMを駆動するには，0.2［MPaPARM内部を満たすように充填した．前節と同様に，実験

gauge］から0.4［MPa gauge］程度の内圧力を発生すればは電力を331［W］（抵抗3.7［Ω］，電圧35［V］，電流9.46

よいことがわかる．

［A］）とした．この実験では，一度固定容器内圧力が0.35［MPa gauge］に達した後にヒータへの電力供給を遮断し，5．気液相変化によるPARM駆動実験

0.3［MPa gauge］まで降下させた．その後，ふたたび0.3

5.1 圧力発生実験（オープンループ）［MPa gauge］から電力を供給し，0.35［MPa gauge］まで

気液相変化による圧力の発生の様子を観察するため，固容器内圧力を上昇させ，0.35［MPa gauge］に達した際に定容器を用いて圧力発生実験を行った．今回の目標圧力は電力を遮断し圧力を降下させ，この時の固定容器内の圧力を測定した．
測定された固定容器内の圧力値と算出した圧力微分値を示した実験結果をFig. 11に示す．固定容器内圧力が0.3［MPa gauge］から0.35［MPa gauge］まで上昇するのに要した時間は0.21［s］，下降に要した時間は2.3［s］であった．
また，電力供給を開始した直後の容器内圧力の圧力微分値は0.54［MPa/s］，電力遮断後は－0.11［MPa/s］であることを確認した．この圧力微分値より，PARM駆動のロボットシステムを１～２［Hz］程度の動特性で動かせる可能性

Fig. 6

Static characteristics of PARM

Fig. 7
第47巻

第１号

を示した．

Volume change of PARM

Fig. 8―3―

Experimental device
2016年１月（平成28年）

4

日本フルードパワーシステム学会論文集により計測し，DSPへ圧力センサの信号を送ることで圧力
フィードバックを行った．データロガーを用いて記録した
値は，圧力P，ヒータの電圧 E，PARMの出力F，液温θである．
6.2 実験結果
各液量に対する圧力上昇と下降の時定数をFig. 14に示す．
この結果では30［㎤］の場合の圧力上昇と下降の時定数が最も小さいといえる．30［㎤］の場合の実験結果（圧力P，
Fig. 9

電圧V，出力F，液温 θ ）をFig. 15に示す．目標圧力0.35

Experimental result（time–pressure）［MPa gauge］に上昇する際の時定数は0.12［s］となった．
この時，空冷による損失分を補償し，沸騰状態（95［℃］以上）を維持するために定常的に必要な電圧は約15［V］であった．その後，目標圧力0.3［MPa gauge］に下降する
際の時定数は0.32［s］となった．このことから圧力の上昇と下降に関して，従来よりも応答性と制御性が共に向上した 制 御 方 法 を 実 現 し た と い え る． 同 じ 圧 力0.3［MPagauge］を維持するために，実験開始直後と50［s］以降を比較して，50［s］以降で電圧が下がっているのは液温が上昇したためだと考えられる．また，0.35［MPa gauge］に維持している時のPARMの出力は26.4［N］であった．
6.3 消費電力量

Fig. 10

気液相変化を用いてPARMを駆動させた際に電圧Eを測

Experimental device with load cell

定し，そこから消費電力量Wを⑶式を用いて求めた．

Fig. 12Fig. 11

Experimental configuration

Experimental results

6．PARMの駆動実験（フィードバック制御）
6.1 装置構成と実験方法
Fig. 10の装置を対象に内圧制御実験を行った．本実験でFig. 13

は，PI制御系を構成し，各ゲイン値を比例ゲイン400［V/Block diagram

Pa］， 積 分 ゲ イ ン3［V/（Pa･s）］ と し， 目 標 圧 力Pref は
0.3→0.35→0.3［MPa gauge］とした．また作動流体は20［㎤］から34［㎤］（満タン）まで２［㎤］刻みで実験を行った．全体の装置構成をFig. 12，ブロック線図をFig. 13に示す．DSP（MTT s-BOX）を用いて制御信号（電圧０～ 10［V］）をアンプの役割である電源に与え，ヒータには０～ 35［V］の電圧が印加される．ヒータの熱により容器内の作動流体が加熱され，気液相変化が発生する．気液相変化により発生した圧力を圧力センサ（SMC PSE510-R06）
第47巻

第１号

―4―

Fig. 14

Experimental result（volume–time constant）
2016年１月（平成28年）

加藤・本多・程・櫻木・大野：気液相変化により駆動されるゴム人工筋アクチュエータの製作

5（Pa･s）］とし，目標圧力［V/Pa］，積分ゲインはKI=1.8［V/Pref は式⑷のように定義した．
Pref ＝0.325＋0.025sin（2πft）
⑷

周波数は0.1［Hz］から4.0［Hz］までとし，圧力と力の応答を記録した．
7.2 実験結果
目標圧力Pref を入力値とし，圧力Pを出力値として，ゲインと位相を求め，ボード線図を作成した．その結果をFig. 17に示す．位相は3.0［Hz］の時－85.7［ ° ］となり一次遅れ系の収束位相－90［ ° ]より大きくなるため，システ
ムは3.0［Hz］まで概ね，折点周波数1.5［Hz］の一次遅れ系で近似できる．周波数1.5［Hz］の場合の実験結果をFig. 18に示す．
7.3 圧力と力の相関性
周波数1.5［Hz］の場合の圧力と力の関係をFig. 19に示す．
各周波数の場合の圧力の振幅 AP ，力の振幅AF ，圧力の位Fig. 15

Experimental results

相∠φP ，力の位相∠φFを測定し，圧力・力・周波数の関係を求めた．その結果をFig. 20に示す．このグラフより，

2

W ＝∫ E dt
R⑶

・，消費電力量WをFig. 16に示す．70秒
電圧Eと消費電力W

圧力と力の振幅比は一定ではない．また4.0［Hz］の際に力の位相は圧力の位相より約15［ ° ］遅れている．これは，PARMの粘弾性8）が原因ではないかと考えられるが，詳細間の消費電力量は4.39［kJ］と求められた．

Fig. 17

Fig. 16

Bode diagram

Power consumption

7．周波数応答実験
7.1 実験条件
本章では，気液相変化により駆動されるPARMの動特性を把握するため，前章と同様にFig. 12の実験装置を用いて周波数応答実験を行った．この時，比例ゲインはKP=1,200
第47巻

第１号

―5―

Fig. 18

Experimental result for f =1.5［Hz］
2016年１月（平成28年）

6

日本フルードパワーシステム学会論文集

目標圧力は0.3→0.35→0.3［MPa gauge］であり，内圧を変動させた際の圧力，電圧，PARM出力，液温を測定した．
目標圧力0.35［MPa gauge］に上昇する際の時定数は0.12［s］，目標圧力0.3［MPa gauge］に下降する際の時定数は0.32［s］となった．また，PARMの出力は制御を行うこと
で，約26.4［N］の保持に成功した．この内圧制御を行った
場合の消費電力量は4.39［kJ］と求められた．
さらに，周波数応答実験を行い，圧力・力・周波数の関係を求めた．これらの結果より，気液相変化により駆動さFig. 19

 elationship between pressure and force for f =1.5
R
［Hz］

れるPARMは，数ヘルツの動特性を要するロボットアーム
や鉗子などの制御に十分適用できる可能性が示された．
参 考 文 献１）則次俊郎：空気圧アクチュエータ，日本ロボット学会
誌，Vol. 15，No. 3，355/359（1997）
２）Kenji Kawashima, Takahiro Sasaki, Toshiyuki Miyata,
Naohiro Nakamura, Masato Sekiguchi and Toshiharu
Kagawa：Development of Robot Using Pneumatic
Artifi cial Rubber Muscles to Operate Construction
Machinery, Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.
16，No. 1，8/15（2004）３）松田信一，大野学，泉俊之，加藤重雄：金属ベローズ型気液相変化アクチュエータ（内視鏡下外科手術用処
置具への利用），精密工学会誌，Vol. 71，No. 6,723/728（2005）
４）吉澤達哉，加藤友規，大野学，加藤重雄：気液相変化

Fig. 20駆動式ゴム人工筋アクチュエータの基礎特性，日本機

 elationship between pressure and forceR（frequency domain）

械学会関東支部総会講演会講演論文集，67/68（2010）５）本多駿太，加藤友規，程明昭，小笠原利樹，大野学：は今後の研究課題である．今後，力制御を行う時には何ら

気液相変化により駆動されるゴム人工筋アクチュエー

かの位相の補償が必要であると考えられる．

タの製作，春季フルードパワーシステム講演会講演論

8．結

文集，97/99（2014）言６）藤本真作，小野敏郎，逢坂一正，趙子磊：空気圧ゴム
人工筋のモデリングと拮抗駆動型システムの制御系設計，

本論文では，気液相変化により駆動される高応答なアク
チュエータの力制御を実現することを目的とし，装置の製

日本機械学会論文集（Ｃ編），73巻730号，1777/1785

作および制御系を適用し，PARMの駆動実験を行い，性能（2007）
７）香川利春，藤田壽憲，山中孝司：人工筋アクチュエーを検証した．

タの非線形モデル，計測自動制御学会論文集，Vol. 29，

まず，PARMの静特性を求め，内圧・収縮率・力の関係

No. 10，1241/1243（1993）

式と収縮率・体積の関係式を得た．次に，気液相変化を用いた圧力発生実験を行い，気液相変化による圧力の発生を

８）加藤友規，大野学，東知明，只野耕太郎，川嶋健嗣，
香川利春：ゴムベローズを用いた高減衰空気圧ゴム人

確認した．
その後，圧力のPI制御系を構成し，PARMの内圧を気液相変化により制御する実験を行った．ステップ応答実験の

第47巻

第１号

―6―

工筋の提案と特性解析，日本フルードパワーシステム
学会論文集，42巻６号，114/119（2011）2016年１月（平成28年）

平 成 2 8 年 1 月1 5日
一般社団法人

28
28

28

27

27

29

（40歳未満で入会された方は，入会から５年間にかぎり4,000円となります．
）

28

一般社団法人該当するものに○をつけ、お振 込の内容をご記 入ください。

裏面の注意事項をお読みください。

一般社団法人

．
，
．

．
，
．
，

，

，
，

．

Vol.
Vol.4747 No.1
No.1

昭和47年10月19日第４種学術刊行物認可
昭和47年10月19日第４種学術刊行物認可
平成28年１月15日発行
平成28年１月15日発行
（奇数月）
（奇数月）

0011
0011

農業に貢献するフルードパワー

東京
京都
都港
港区
区芝
芝公
公園
園三
三丁
丁目
目五
五│
│二
二二
二 電
電話
話（
（〇
〇三
三）
）三
三四
四三
三三
三│
│八
八四
四四
四一
一 Ｆ
ＦＡ
ＡＸ
Ｘ（
（〇
〇三
三）
）三
三四
四三
三三
三│
│八
八四
四四
四二
二
東
̶ 編集兼発行人 一般社団法人 日本フルードパワーシステム学会 振替口座 東京〇〇一一〇│三│一三三六九〇
̶
編集兼発行人 一般社団法人 日本フルードパワーシステム学会 振替口座 東京〇〇一一〇│三│一三三六九〇

〒
〒
105
105

フルードパワーシステム

フルードパワーシステム
フルードパワーシステム

昭和47年10月19日第4種学術刊行物許可
昭和47年10月19日第4種学術刊行物許可 平成28年１
平成28年１
月15日発行
月15日発行
（奇数月）
（奇数月）

ISSN
ISSN1346－7719
1346－7719

フルードパワーシステム
フルードパワーシステム

ISSN
ISSN1880－3121
1880－3121

日本フルードパワーシステム学会論文集
日本フルードパワーシステム学会論文集

日本フルー
日本フルードパワーシステム学会誌
ドパワーシステム学会誌

フルードパワーシステム
47 1
Jan.2016
Jan.2016 Vol.
Vol.

No.
No.

日本フルー
日本フルードパワーシステム学会論文集
ドパワーシステム学会論文集
TRANSACTIONSTRANSACTIONS OF
OF THETHE JAPAN
JAPAN FLUID
FLUID POWER
POWER SYSTEMSYSTEM SOCIETY
SOCIETY

特集「農業に貢献するフルードパワー」
特集「農業に貢献するフルードパワー」

第四十七巻
第一号（二〇一六）

東
京都
都文
文京
京区
区白
白山
山一
一│
│一
一三
三│
│七
七 ア
アク
クア
ア白
白山
山ビ
ビル
ル五
五階
階
東京
印刷
刷所
所 勝
勝美
美印
印刷
刷株
株式
式会
会社
社
印

1
日本フルードパワーシステム学会

一般社団法人
一般社団法人 日本フルー
日本フルードパワーシステム学会
ドパワーシステム学会

http://www.jfps.jp
http://www.jfps.jp