東北学院大学
2021年

機械知能工学科

ジュニアセミナ用（2022年卒業研究用）

ロボット開発工学

熊谷研

卒業研究テーマ ニーズ＆シーズ集
および応募に関する各種情報
改訂情報：
2021/09/23 第1.0 版

RDE Lab.

ロボット開発工学
Robot Development Engineering-1-

熊谷正朗この文書の目的
しばらく前の熊谷研でのジュニアセミナ(卒研配属)では、原則として学生さん自身の発案による研究テーマを主に受け入れてきました。その一方で、熊谷自身が関心をもっていたり、継続研究を望むテーマについては、口頭で話すなどして関心をもった学生さんを誘導したり(笑)して、学生さんが提案した形にしていました。その後、一部形式を変えて、こちらから積極的にジャンル、方向の希望を出すようになりました。
ジュニアセミナのプレゼンや口頭説明では十分に伝えられないので、技術的な点なども含めて解説するのが、本文書の目的です。

この文書の使い方
・この文書をそのままコピペしてはいけません。あくまでネタ帳であって、これを参考にそれぞれの研究テーマでやりたいことを考えて、提案して下さい。
・この文書に含まれる、図、写真、数式などは、ジュニアセミナでの利用に限り、熊谷の許可無く使用してかまいません。（スキャンではなくPDFからのコピー、PrintScreenがよいでしょう）
・この文書を見た上でわいた質問については、当然お答えします。

用語の説明○ 卒研ニーズ
学生さんがこのテーマに関する研究をすることを、熊谷が希望します。
そのため、どちらかといえば、配属決定時に有利に働きます。（指定の定員までは）○ 卒研シーズ
熊谷研のこれまでの研究ネタなどからの発展を考えてみたい、という学生さん向けの情報です。
この範囲を大幅に逸脱すると、技術的に実現困難になって却下される場合があります。
ニーズほどではない、新規テーマも含みます。
○ 一人目型
これまで無かったテーマ、アイデアで新規に研究開発を始めます。
熊谷研を世界的に有名？にした玉乗りロボットも最初は学生さんの希望から始まっています。
テーマとして成立しうるか、明確な説明や事前の相談を求めます。
○ 二人目型「一人目」による基礎的な成果をもとに、より性能・完成度の高いシステムを目指します。
改良提案や、追加のアイデアなどのＪＳ発表を求めます。
○ 三人目型
すでに形になっているものに新たなネタを足したり、応用を考えたりします。
なにをどう使うか、どういうアイデアがあるのか、それを提案して下さい。
-2-

ジュニアセミナに関する注意事項(※熊谷研限定)

今年がどうなるか、現時点では全く不明ですが、最近は倍率は１倍程度で、定員割れしたこともありました。2020年は多かったです。
いまのところＪＳ選考定員が8人です。あまり多いと、ＪＳのルールで、事前選考である程度まで絞ることになるはずです。この事前選考は原則として面接によって行います。主にテーマの内容・方向性、 意欲、 人柄によって感覚的に判断します。メカトロ基礎の成績等、実験レポートなどは参考まで参照する場合があります(この分野が「嫌いじゃないかどうか」、の確認のためだけ。ロボット基礎の履修は問いませんが、テーマによっては必須な場合があり得ます)。
ただし、事前選考の有無にかかわらず、ネタを決める前に面会し、テーマの妥当性をある程度相談することを必須とします（詳細は不要）。加えて、事前選考の有無にかかわらず、希望者が10人を超える見込みの場合は、評価の補助とするための別紙調書の提出を求めます。
評価については、発表を聞いた教員によることになっています。そのため、以下の観点から各教員で採点を行うプレゼン点と、熊谷のみが判断するテーマ適合度点数によって評価します。
プレゼン点：資料作成、発表態度、質問対応、意欲熱意 ：８割を予定
テーマ適合度：卒研としての妥当性(簡単すぎない、難しすぎない)、技術的な実現度、熊谷研としてのテーマ妥当性 ：２割を予定
定員を超えるプレゼン合格者がいた場合は、点数の上位者から定員までの配属可とすることになりますが、「適合度は低いがプレゼン点が高い」場合は、配属決定後にテーマの見直しを求める場合があります。定員割れの場合もテーマの見直しを求める場合があります。また、次ページ記載の「二人一組応募」の場合は二人同時に受け入れの可否が決まればと良い思いますが、ＪＳのルールに従って判定は個々に行いますので、プレゼン点に大きな差がある場合一人のみになる場合があります(適合度は同判定)。 2021年度システム特例：審査は熊谷のみのようです
なお、特定テーマへの集中が予想されるときは、第２希望の有無を確認します。希望テーマで人数超過となった場合でも点数上位者からの配属としますが、募集人数を超えた人に対しては配属決定後に改めてテーマの再設定などを行います。また、点数同点の場合は、第２希望が適合する方を優先します(このため、第２希望なしは不利になる場合があります）。
参考： 過去にお断りしたテーマとその理由の例
・ 図書館で本を自動で本棚まで戻すシステム： 複雑すぎて３年はかかる
・ 水中ロボット： 現状でロボットの動作試験をすることが難しい
参考： 過去にＯＫした特殊なテーマの例
・ 音楽から楽譜情報をおこしたい： 計測に使う信号処理を応用して周波数分析-3-

熊谷研応募時の注意事項○基本的に、プレゼンや卒研としての責任は個人毎です。
以下のニーズで複数人指定のものもありますが、一人一テーマの場合が多いです。
そのため、自分自身がやらないと何も進みません。個人の意識の高さが求められます。
○基本的に、技術系、つくる系です。
一部動かす系テーマもありますが、動かすのは機械であり、メンテも必要です。
メカをつくる場合は、(2次元・3次元CADを用いますが)設計製図が必要です。
○二人一組の卒研実施
熊谷研は元来、一人一テーマでしたが、全てで一人一テーマは実施がわりと大変です。
そのため、・ 類似テーマの二人一組化
・ 最初から二人一組の応募（その旨明示、二人の分担協力体制・二人である意義を説明、プレゼンは一人ずつ）によって、可能なら二人一組の班をいくつか設けたいと考えています。
○研究室、熊谷とも対外活動が比較的多いです。
ロボットというジャンル上、学内外に対する公開が案外あります。
オープンキャンパス、大学祭、高校生による見学、取材、企業の方の見学などオープンキャンパス、学祭には積極的に参加・協力して頂きます。その他は、基本的に熊谷のみの対応ですが、居合わせたときに礼儀正しいことは必要です。
また、６月中旬には知能ロボットコンテストが開催され、例年、学生さんには、当日はスタッフとしてご協力頂いています。（来年予定は未定）○ロボット研究会
掲示を見たことがある人も多いと思いますが、ロボット実践教育の特別コース 兼サークルのロボット研究会も研究室にはいます。（主に１～３年生、含他学科）
彼らと仲良くできることは重要です。
なお、学年的には後輩にあたるメンバーも多いのですが、工作などの経験は多いため、ロボットの設計製作などで相談に乗ってくれることもありますし、卒研の実験などで人手が必要な場合にも協力してもらえます。
補足：ロボット研究会メンバであることと卒研の配属は、直接は関係ありません。
「ロボ研でないとだめなんでしょ」「ロボ研で定員埋まる」という噂はデマです。
◯2022年度（2021JS）特記
新キャンパスへの引越の影響が想定されます。学生さんたちには最大限負担をかけないよう考えていますが、後半になると大物の製作が難しくなる可能性が高く、それがテーマ選定の制約になる可能性はあります。（および夏への開発前倒しなど）-4-卒研ニーズ コード【Organ】

パイプオルガンに関する開発

概要：本学でおなじみのパイプオルガンに、機械工学的なアプローチで取り組む実践開発（新）形態：一人目型～二人目型
募集人数：若干(要相談)
コース：問わず土樋 のパイ プオルガン

重要科目：メカ系・メカトロ系・プログラミング系など※方向性による詳細情報
本テーマの背景：本学には、礼拝や各種行事の際にパイプオルガンを演奏する先生がいらっしゃり、機会があって懇談したところ、パイプオルガンはメカ・メカトロの技術に非常に関連性が高いことがわかった(および建築)。そこで、分野を超えたコラボレーションとして、機械の専門性を活かした何か、2016年 度試作の動作模型を試みることとした。 本学の建学の精神と専門性の接点を目指す。
既存テーマ：
・2016: 構造説明模型の設計製作、パイプの周波数の調整機能
・2017: ふいごによるタンギングの実現

・2018: 一式、自動演奏目標

・2019： リード管など、管種の増加→大学院進学
その他今後想定されるテーマ：
・オルガンのワークショップ(解説＋ちょっと作ってみよう)用教材の開発
・全体的に既存成果の高度化

・パイプオルガンの音の分析など

ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・どんなことをしてみたいか（プレゼン前に相談のこと）
2018 年度試作 の1oct機
制限事項：
・礼拝堂が嫌いではないこと（キリスト教学とは関連性はほぼありません）

研究遂行に必要なこと：
・音感や楽器の演奏経験は不要と考えているが(熊谷自身にもない)、あれば役立つと考えられる。
・たまに泉キャンパス・新キャンパスにいくかもしれない。
・調査(歴史がある＝情報は文献に多そう) と チャレンジ(そこそこ従来の世界は超える)。
-5-卒研ニーズ コード【SIM】

球面誘導モータの応用装置開発

概要：新開発の球面誘導モータを用いて、なにかこのモータの有効性を示すような応用例を開発
形態：一人目型～二人目型
募集人数：１～２人

球面誘導モータ試 作機の外 観コース：問わず実物は６号館実験室 にある /重要科目：メカトロ系(応用目的による)動作 の映像 は熊谷 が持っ ている

詳細情報
研究開発の背景：
玉乗りロボットの球をダイレクトに回せるモータを目指し、米カーネギーメロン大学と共同研究を進めた。
球面モータの研究自体は５０年以上前から様々なものが存在するが、このモータは(1)任意の方向に角度制限無く自由に回せる (2)最高速度300rpm、最大トルク5Nm(球表面での最大推力40N)という高出力 (3)トルク、角速度、回転角度の制御が可能、という点において、世界的に画期的なものである。
共同先の米大学では2016年に玉によるバランス型のロボットSIMbotを開発しているほか、球面モータとしては応用は様々考えられる。なお、本テーマは大学院で継続研究するにも向いている。
現在の状況：
・2013年度卒研： カメラを取り付け、カメラの方向を変える雲台にした。
・2015年： 動力など、特性の定量的な評価を始めた。
ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・これをつかって、なにを作れるか、何をするか。
制限事項：
・上述の通りの性能を出せる。ただし、センサの制約により、制御された回転は90rpm(秒1.5回転)に制限されている。（今後、改善の予定）
・角度の制御は相対的な角度であり、時間と共にずれがでてくる。
・試作機は１台、主要部品である球は３個しかないため、複数個を使うことは困難。
・球の直径は約250mmで、これを変更することは不可能。

・現状では電源は外部供給がほぼ必須

・ＮＧワード：「大きくする」/「小さくする」
研究遂行に必要なこと：
・原理を理解するには、空間のベクトルについての理解が必要。
-6-

卒研シーズ コード【PIM】

平面誘導モータによる平面高速移動システムの応用
概要：リニア誘導モータとマウスのセンサを組み合わせた
平面リニアモータ装置の応用
モータ本体の上面 図
形態：二人目～三人目型
募集人数：１人
コース：問わず重要科目：メカトロ他(応用目的による)

詳細情報

移動 機

倒立 振子

台車送 出装置

研究開発の背景：球面誘導モータ開発の途中段階として、平面誘導モータを開発した。2011年度卒業生によって、３種類の応用例が試作されている。http://www.youtube.com/watch?v=W7Y7Ctx9vJU
現在の状況：
・前後左右に70Nの推力、旋回方向に9Nmのトルクを出力し、銅板鉄板を重ねた板の上を移動。
・曲面は移動できないが、平面であれば斜面でも移動できる。
・2011年度卒研： 同モータによる倒立振子、センサによる移動、台車送出装置の試作
・2012年度卒研： ある程度の小型化

2013年度卒研： 台車送出の高度化、移動体の活用

ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・これをつかって、なにを作れるか、何をするか
・過去の事例の改良(機能拡大)
制限事項：
・出力や運動の法則に留意すること(なにかを載せたら加速度は落ちるなど)。
・現状では電源は外部供給がほぼ必須＝紐付き。
・推力を出せるのは3mmの鉄板と1.5mmの銅板を重ねたものに対してのみ。
・ＮＧワード：「浮く」「磁気浮上」 ※むしろ稼働中は強力な吸引力。
・しばらくホコリをかぶっているので要再整備
研究遂行に必要なこと：
・作るには手先の器用さが、動かすにはプログラムを書くことが必要。

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卒研ニーズ コード【BallIP】

玉乗りロボットの応用
概要：玉乗りロボットの活用方法の提案とその実証

形態：三人目型
募集人数：２人
コース：問わず重要科目：とくになし。最低限、制御工学など。

詳細情報

玉乗りロボット BallIP装置の概要：
ジュニアセミナの方式が生み出したと言っても過言ではない、熊谷研最大ヒットのロボット。学生さんの「玉に乗ってバランスをとるロボットを作りたい」が実現した一つの形。日本国内よりもむしろ海外で有名。
IEEEに紹介された動画はYoutubeで130万回の再生を誇る。国内で実用化？された事例は村田製作所のチアリーディング部のロボット。
開発当初のモデルに加えて、2016年にメカ部分、制御回路、制御ソフトを一新した小型版を開発。現在
実験室に５台程度あり、複数台による研究も可能。上部には別の機構（たとえばマニピュレータ）を増設できるような拡張性を持たせてある。また、小型であるため転倒しても問題が起きにくいので、従来機では危険性の高かった外乱に対する実験などもやりやすくなった。
現在の状況：
・2012年度修士：高機動化のための制御、小型版の開発
・2016年：新型の小型機開発。改良を進めてきたが、ほぼ完成段階。
・2016年度卒研：２機連結した形のバイク型乗り物開発
・2017年度卒研：１球式の乗れる機体
ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・この玉乗り型のロボットをどう活用していくか、現実性のある提案を求める。
制限事項：
・ＮＧワード「ジャンプ」。あまりにも現実離れした無謀な案は即却下。
研究遂行に必要なこと：・提案した内容を実現するために必要な技術、知識など。とくに、動作をいろいろ変えるためには、Ｃ言語によるプログラムは必須となる。
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卒研シーズ コード【PSR】

部分スライドローラを用いた機器の開発
概要：特殊な運動特性をもつローラを用いた何か、の新規提案
形態：一人目型
募集人数：１～２人
コース：問わず重要科目：メカ系科目(機構学など)

詳細情報部分スライ ドローラ

研究開発の背景：
玉乗りロボットの車輪は複雑でコストがかさむために開発した、受動性を半分持つローラ機構「部分スライドローラ」(PSR)。ローラの外周を分割して中心軸に対してスライドできるようにしたもの。
転動方向には通常のローラと同じように動力を伝えることができ、軸方向にはスライドすることである範囲では自由に動く。これは玉乗り用の車輪では外周の小輪が自由に回るのと類似の効果がある(ただし小輪は無限に回転できるのに対して、スライドには限度があるため、運動の方向に制限がある)。
（"partially sliding roller"で検索)球の駆動やコンベア装置の他にも、使い道はあると考えられ、このテーマでは「こんなものにも使えるのでは」という試みを形にしていく。なお、運動方向に制限があるため、アイデア倒れしないためにも、「こういうことは可能かどうか」をテーマの具体化の前に熊谷に確認することを強く推奨する。
（たとえば、全方向移動ロボットは単純にはつくれないはず）

開発例：
・2013年度卒研：このローラを用いた平面移動装置の開発
ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・このローラをつかって、なにを試みるか。
制限事項：
・ＮＧワード：「平面を自由自在に動く」
研究遂行に必要なこと：
・基本的にメカ系の研究であるため、図面を書くこと、組立が出来ることなどが必要。
・メカであるが、動かすにはそれなりの数学的素養が必要。
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卒研シーズ コード【BBM】

バドミントン練習用シャトル
打ち出しロボットの改良
概要：シャトル打ち出しロボットの実用性向上のための開発
形態：二人目型
募集人数：最大１人
コース：問わず重要科目：主に機械設計とソフトウエア系

詳細情報

シャトル打 ち出し ロボＢＢＭ

シャ トルの軌跡

開発の背景の概要：
本ロボットは、ジュニアセミナにおける、「バドミントンの練習を手助けしてくれるシャトル打ち出しロボットを作りたい」という提案から生まれた装置である。野球、卓球など球を用いる物はローラー等での打ち出しが容易であるが、複雑形状の羽根であるため難しい。打つロボットにはゴルフクラブの評価装置などもあるが、バドミントン用の存在は確認できていなかった。
初年度の開発では羽根を打ち出す機構、制御については目処をつけ、その後も改良は進むが、多くの提案の実装が半端になっていて、「役立つ機械」にするためのブラシアップが不可欠となっている。
現状の進展度合い：
・練習に必要とされる軌道でシャトルを再現性良く打ち上げることが可能。
・出力は設定変更で調整可能であるが、使いやすいとは言い難い。シャトル供給に難あり。
・2013： 出力強化、シャトル供給機構の試作
・2016： スマッシュ動作の実現

・2015： 左右方向への射出方向の変更、供給部改善

・2017：シャトル集めロボ・2019： 上下射出方向調整

ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・いかなる案でどのように改良するかの提案。
制限事項：
・ＮＧワード：他のスポーツへの転用 (とくに球もの)研究遂行に必要なこと：
・自分で、もしくは友人などに依頼し、装置の評価検討ができること。
・シャトルの供給部分についてはメカの設計などが必要。
・使いやすさ、は実現の方法にもよるが、企画力とプログラム開発は必要。
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卒研ニーズ コード【BEC】

バドミントン練習用シャトル
空圧打ち出し機概要：シャトル打ち出し機の基礎開発
形態：一人目型・二人目型
募集人数：最大２人
コース：問わず重要科目：主に機械設計系

詳細情報

エグゾース トキ ャノ ン

開発の背景の概要：

従来 機の概要 とシャ トルの軌跡

本開発の由来はシャトル打ち出しロボットである。同機の最大の課題は「ラケットを振る」ことに対する安全性の確保であり、実用化は遠い。一方、空気圧による打ち出しはアイデアにはあったが思ったような飛び方はしていなかった。これに対して、2020年ジュニアセミナで「空気圧によるピッチングマシン」の存在と、それが可能なら出力的にはシャトルが飛ぶのではという発想が提案され、新たに空圧式の開発がスタートした。基本原理として「エクゾーストキャノン」を使うことで、飛ぶことは確認しており、2021年度の卒研で基本的な射出動作の実現を目指している。
現状の進展度合い：・エクゾーストキャノンの試作と、それによりシャトルが数メートル飛ばしうることは確認されている
・ただし直接気流をぶつけると空気漏れが多く、羽を痛める（その対策はまだこれから）・出力（射出速度）の調整もまだできていない（定性的には空気の込め方、であるが）・2021： 新規課題として開発開始
ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・なにを実現に向けて取り組むか、そのアイデアとしてなにを試そうと思うか
制限事項：
・ＮＧワード：他のスポーツへの転用 (とくに球もの；ネタが分散しすぎるのを避けるため)研究遂行に必要なこと：・射出部、キャノン部ともに修正や新規設計は必要（３Ｄ設計＋プリント）
・エグゾーストキャノンも高圧空気を扱い、決して安全ではなく、実験等には注意が必要であり、間違っても人に向けてはならない。そういったところでふざけず、真面目に取り組める性格。
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卒研ニーズ コード【BRG】

バイクローラ発電システム

概要：自転車による回生発電装置の開発と改良
実験システム全体図

形態：一人目型・二人目型
募集人数：最大１人
コース：問わず重要科目：主に機械設計系とソフト系

詳細情報

シス テムブ ロック図

ローラ部機構開発の背景の概要：
2019年のジュニアセミナ提案、2020年度卒業研究で提案開発された、自転車のタイヤからローラで動力を取り出す発電システム。類似のアイデアは自転車型の発電機として実在するが、本格的な制御ではない、「自転車に発電機を付けたのみ」とみられる。一方本機は制御用モータのトルク・速度制御と回生動作の活用により、「漕ぎ手の適切な負荷を与えることで効率よく動力を引き出す」ことが原理的には可能である。また、バイクローラ型にしてあるので保管はコンパクト、自転車は乗り手の好みで選べる。
現状の進展度合い：・改良は必要だが、ローラ部分の基本構造と制御系はできている・負荷を変えたときの基礎的な測定はなされているが、「効率よく」という目的は未検証
・2020： 新規課題として開発開始
ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・なにを実現に向けて取り組むか、そのアイデアとしてなにを試そうと思うか
・ハードとしては「自転車駆動輪のトルク・速度制御が可能」なので、発電に限らず使い道があればそれでもかまわない
制限事項：
・ＮＧワード：いまのところ特になし
研究遂行に必要なこと：
・メカの改良が必要なので、ある程度設計ができること・負荷のかけ方を自動調整するなどする場合はある程度ソフトの知識が必要
・ローラ上で自転車をこげること、実験できるだけの体力- 12 -

卒研シーズ コード【Zephyr】

２脚歩行ロボットZephyrに関する研究
概要：人間サイズの１２自由度２脚歩行ロボットに関する各種研究・実装
形態：２人目型
募集人数：０ or ２人※
コース：問わず重要科目：数学、ロボット基礎※一人の実験は困難なため、やるなら複数名が無難。

詳細情報
装置の概要：
これまでの研究を元に、２脚ロボットのローラスケート型台車を併用した高速移動に関する研究のために開発した、人間サイズの脚を持つ本格的な脚歩行ロボット。全１２自由度。60kg。時々刻々と両足首の座
標、足裏の方向を指定すれば「動く」(≠歩く / 歩くにはしかるべき動作が必須)。
既存の研究：
・小型の２脚ロボットによる歩行(直進、旋回、段差、斜面、凹凸面)・小型の２脚ロボットによるローラー移動(両脚、直進、曲線、旋回、車輪/足切り替え)・本ロボットによる低速な静歩行、直進ローラーウォーク・2011年度卒研：なるべく長く歩行させる

2012年度卒研：曲線歩行2019年度卒研：鳥型２脚

今後の方向性：・各種歩行動作の検証、動特性を考慮した(シミュレーションとの比較を含む)歩行・各種ローラー移動の検証ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・このロボットでやってみたいことと、その実現方法を明確に(それなりの難易度の理解が必要)
制限事項：
・今は特殊な場合を除き小型のロボットによる研究は行わない。 システム大規模改修が必要
・ＮＧワード：ジャンプ、跳躍、キック、ダンス
研究遂行に必要なこと：
・空間座標の把握 運動の理解
・そこそこの体力(ロボットが大きくなった分、実験は手先ではなく全身運動になった)- 13 -

卒研シーズ コード【Kulara】

屋外搬送用小型４輪ロボットの改良と応用
概要：その場での旋回も可能な、特殊なステアリング機構を持つロボットの展開
形態：二人目型
募集人数：１人
コース：問わず重要科目：主に機械設計とソフトウエア系

４輪 ロボ ットKulara

詳細情報開発の背景の概要：
本ロボットは、ジュニアセミナにおける「高齢化が進む農業において一番現実的に助けとなるのは、収穫物を軽トラまで運ぶところである」というプレゼンが発端となって開発された試作機である。安定性の観点から４輪であることが求められると同時に、作業支援用として小回りが重要と考えられ、４輪ロボットでありながら独立２輪駆動型(対向２輪型)に近い機動性を持つ。そのため、楕円型の歯車を利用した特殊なステアリング機構(東北大学、江村元教授らが提案)を採用した。
※Kulara=Kon's Universal Loading Assist Robot for Agriculture
現状の進展度合い：・楕円歯車を採用した４輪型ロボットとしての基本原理と有効性は確認済み。屋外での走行も実験。
・実用的な応用面もまだまだ開発の余地がある。
・2012年度卒研：運搬出力のアップ(計算上100kg)と、耐環境性向上 ・2013年度卒研：ハードの改良
・2014年度卒研：傾斜/上下調整可能荷台の開発

・2015年度卒研：人間追跡機能の検討

・2016年度卒研：荷物の自動積載機構の検討

・2017年度：追尾搬送＆路面計測

ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・メカ的な面と目的の面を理解しているか、改良提案や応用提案をできるかどうか。
（ただ「改良します」「使います」では不可）制限事項：
・ＮＧワード：「田んぼ」
研究遂行に必要なこと：
・メカの開発が進んでおり、実際の運用を重視した、アプリケーションの開発が主体になると考えられ、ソフト系も必要となると想定されるが、メカの改良もあり。
- 14 -卒研シーズ コード【Trailer】

トレーラロボットに関する開発研究
概要：1/10スケールのトレーラロボットの改良や応用に関する研究
形態：二人目、三人目型
募集人数：１人
コース：問わず重要科目：主にソフトウエア系と機構改良

タッチパネル付
トレーラロボジャ ッキ機構

詳細情報
開発の背景の概要：
本ロボットは、ジュニアセミナにおける「トレーラ型のロボットをつくりたい」という希望から開発された1/10スケールのトレーラロボットである。最大積載は190kg、最大速度1m/sであり、制御用のコンピュータと人間を乗せて走行できる。走行データとレーザレンジファインダによる計測で、２号館２Ｆでほぼ自己位置を特定しつつ走行しうる。
現状の進展度合い：・走行制御部分は確立。トレーラで困難とされる後退も自動制御で運転可能。
・2011年度卒研：自動連結の実現にめど・2012年度卒研：荷物の積み込み機能の試作
・2015年度卒研：ロボットの位置推定手法の検討＆走行経路の算定・シミュレーション
・2017年度卒研：自動走行＋障害物回避
ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・メカ的な面と目的の面を理解しているか、改良提案や応用提案をできるかどうか。
（ただ「改良します」「使います」では不可）制限事項：
・ＮＧワード：とくになし
研究遂行に必要なこと：
・やりたいテーマによって内容が変わると考えられるので、それに応じたもの。
おそらくはソフトウエア系。

- 15 -

卒研シーズ コード【Hand】

人型ロボットハンドの活用
概要：人の手とほぼ同じ形状を持ち、６自由度の把持ができるハンド
形態：二人目、三人目型
募集人数：１人
コース：問わず重要科目：主に機構・ソフトウエア

詳細情報
開発の背景の概要：
本ロボットは、大学４年間の多くの時間を「人の手のようなロボットハンドをつくりたい」という想いに費やした一人の卒業生によって開発された。各指ごとに、ワイヤ駆動された開閉の１自由度（親指のみ＋１）を持ち、ある程度の手の動作と、握る、つまむ動作ができる。すでにハンド部の完成度は高い。
また、ハンドは大型のアームに取り付けられ、「人の代わりに物をとってくれる」というコンセプトで設計開発された（ただし、アーム部分の制御系は未実装）。
現状の進展度合い：・ハンド部分（および手首関節）については完成度は高い。
・アーム部分は一通りのメカはできているが制御系未実装であり、横方向剛性は改良の余地ある。
・2015： 一通りの開発 LeapMotionによる人の手の動きのトレースデモンストレーション実現
・2018： ↑をベースに、未完成部分の補完など
ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・同システムをどう発展させ、また活用するか
制限事項：
・ＮＧワード：とくになし ただし、無理は禁物研究遂行に必要なこと：
・使うだけでも、メカのメンテナンス、補修が必要（そこそこ繊細）
・動作制御系ならソフトウエアの実装とロボット基礎程度の数式力- 16 -

卒研シーズ コード【Edu】

教育啓蒙用教材の開発
概要：ロボット・メカトロ関連の技術や知識の教育、啓蒙につかえるような機材およびコンテンツの開発。
空間姿勢「お いら～ くん」

形態：一人目型
募集人数：１人
コース：問わず重要科目：方向によってかわる

詳細情報
開発の背景の概要：

倒立 振子実習機

２輪 動作実習ロボ ット

近年、「専門家」には、その成果を社会に還元するとともに、知識を分かりやすく伝えることがもとめられている。たとえば、出前授業はその一種であり、アウトリーチ活動とも呼ばれる。熊谷が仙台市とともに行っているメカトロニクスセミナーもその性格が強い。
大学の授業をはじめ、分かりやすく専門知識を伝えること、また、理解の手助けをするためには、具体的な「もの」を用意することは効果的であり、学内外向けに実習機材などを開発してきた。
学生諸君の目から見て、「こういうものがあったら分かりやすいと思う」という発想の上で、実際に、開発を検討してみて欲しい。
ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・対象を小、中、高、大学生、社会人、専門系、教養系などある程度絞った上で、「なにをつたえるために」「どういう物を作るか」を述べる。
・必ずしも、電動で動く必要、制御されている必要は無く、目的に合致すれば、手で動かして動作をしるようなものでも、かまわない。（参考、右上図 空間姿勢の確認器材）
・事前に概要の相談は必須。
制限事項：
・ＮＧワード：とくになし
研究遂行に必要なこと：
・やりたいテーマによって大きく変わるが、「もの」をつくることから、ものづくりに関する諸知識、経験は必要と思われる。
・教員希望の場合などは、それにあわせると、よい経験になると考えられる。

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卒研シーズ コード【NewTheme】

新規ロボット・関連技術開発
概要：独自の考えに基づくテーマ提案
形態：一人目型
募集人数：指定無し
コース：問わず重要科目：指定無し

詳細情報
背景：
熊谷研の「画期的」≒「世の中にウケた」
ロボットは基本的にジュニアセミナ(およびその前の卒研配属)において、学生さんたちが「○○なロボットをつくりたい」と言い出したものばかりといっても過言ではない。
その観点から、学生さんたちが内に秘めた「こういうロボットを作ってみたい」という考え、自由な発想は非常に重要である。もちろん、過去には無謀すぎるとして却下になったテーマも多く、紙一重であるが。
ジュニアセミナにおけるプレゼンの方向性：
・新規テーマの場合は、必ず事前に実現性の確認等、熊谷まで相談すること。
・プレゼンでは、なにをどうしたいか、を明確に述べること。また、なぜそのテーマを提案するのかという動機や背景についても説明すること。
制限事項：・ＮＧ：ただの思いつき、事前の確認なき提案。
研究遂行に必要なこと：・どのテーマをどうするかによって全く異なる。事前に熊谷に確認した方がよい。
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卒研シーズ コード【NewTheme】

新規ロボット・関連技術開発（続き）
概要：独自の考えに基づくテーマ提案
形態：一人目型
募集人数：指定無し
コース：問わず重要科目：指定無し

詳細情報
過去に「つくりたい」と言ったことから目立つ成果・複数の卒研が出た例と背景、経緯：◇玉乗りロボット
・ 「玉に乗ってバランスをするロボットをつくりたい」
・ 当初は１方向の「パイプに乗る」ロボットを開発
・ 球の回転手段を確保の後、玉乗りロボットとなる・ 発展：ロボットそのものの継続開発、運用、球面誘導モータ開発のきっかけ◇トレーラーロボット・ 「トラックが好きなのでトレーラー型のロボットをつくりたい」
・ 1/10スケール。シミュレーション研究は見られるが、実機モデルは希・ 当人が本物を運転する免許を取ってきて、その経験を元に制御系が開発された
・ 自動運転、連結、搬送などの研究の他、「遊べるトレーラー」として活躍。
◇バドミントン練習補助用ロボット・ 「バドミントンの練習用の相手がほしい」
・ バドミントンをする学生さんによる提案。野球におけるピッチングマシーンに相当。
打ち返しの練習をするには、それなりに再現性良く打ち込む相手（＝素人は無理）が必要。
・ JSプレゼン当初計算よりも、かなり初速が必要であることが実験で判明するも、モータの出力にまかせてクリア。
・ シャトル供給や打ち分けなどの開発が進む。
その他（困難・無謀だった事例を含む）
・ 「歩くロボットをやりたい（２，４本脚）」「人間の手のようなハンドつくりたい」「農業の支援をしたい」「ヘビ型のロボットをつくりたい」「クローラ（キャタピラ型）やりたい(現状禁句)」「凹凸面走りたい」「バイク型ロボットをつくりたい」「迷路探索ロボットつくりたい」「音楽から楽譜起こしたい」- 19 -

卒研シーズ コード【NewTheme】

新規ロボット・関連技術開発（続き）
概要：独自の考えに基づくテーマ提案
形態：一人目型
募集人数：指定無し
コース：問わず重要科目：指定無し

今年度進んでいる新規テーマ群◇空気圧によるシャトル射出装置の開発◇車輪付き４脚ロボットの開発◇セグウェイ型の２輪バランス搭乗機の開発◇自動車の揺れでも水をこぼさないカップホルダの開発◇多自由度ピッチングマシンの開発◇建設現場向け資材運搬全方向移動ロボットの開発（→大学院継続予定）◇自転車に乗せて、バランスを取って倒れなくするロボットの開発※大学院◇パイプオルガン（リード管、音色の解析、フルセット化）
これらのテーマは、今年度中にどこまでできるかが不明確なため、「続きをやる」をプレゼンすることは難しいが、やってみたいという場合は相談のこと。
社会的要請のあるもの◇対面ハイブリッド授業用撮影トラッキング・ 何らかの方法で、講義をしている教員にカメラトラッキングする◇道路の白線認識処理
・ ある目的のため、道路の（消えかかりそうでも）白線を読み取る- 20 -

卒研シーズ コード【Revise】

既存ロボットに対する改良応用発展研究開発概要：熊谷研のこれまでの卒研開発の改良など
形態：二人目型、三人目型
募集人数：指定無し
コース：問わず重要科目：指定無し

詳細情報
背景：どうしても突貫工事でやることになりがちな卒業研究の作品は、いろいろと不完全なところが多い。いくつかのテーマは大学院進学や次年度以降の学生さんによって継続して改良が続けられているが、全くその後がないものもある。それらのなかに、引き継ぎ、改良できるものがあれば。
なお、過去の概要集など、よく確認すること。
ジュニアセミナにおけるプレゼン方向性：・なにをどうしたいのかを明確にすること。
とくに「改良」というからには、どこが問題でどう改善するのかを自分なりに分析、提案することが必要。
「応用」でも何を何にどう応用するか。
制限事項：・ＮＧ：調べもせずに「改良する」ということ。
また「改良する」ということは「先輩の成果より自分の案が上である」と宣言することである、という重さに留意すること。
研究遂行に必要なこと：
・どのテーマをどうするかによって全く異なる。事前に熊谷に確認した方がよい。
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