随想

バンクーバーでの研究員を終えて
永 瀬 純 也Junya NAGASE

先端理工学部機械工学・ロボティクス課程准教授

Associate Professor, Mechanical Engineering and Robotics Course

う気持ちが高まり，国外研究員を選びました．

1．はじめに2016 年にシンガポールで開催された IEEE の国

2019 年 4 月から 2020 年 3 月までの一年間，長期際学会 BioRob 2016 で指導学生が口頭発表した際

国外研究員としてカナダのサイモンフレーザー大学に，幸いにも論文賞を頂いたのですが，その授賞式（Simon Fraser University）での研究活動の機会を頂後のコーヒーブレークで，サイモンフレーザー大学きました．滞在先はブリティッシュコロンビア州のの Carlo Menon 教授と話す機会がありました．初

バンクーバーです．カナダは世界でも有数の移民国対面だったのですが，お互いの研究内容や研究室に家といわれていますが，なかでもバンクーバーは言関する話題で話が盛り上がりました．特に，私と同語・民族が多種多様で，英語が第一言語でない人はじ研究分野のソフトロボティクスや医療デバイスを人口のおよそ 50％ であるといわれています．渡航研究されており，そのいくつかを共同研究に発展で先のサイモンフレーザー大学にも世界各国からの正きる可能性も感じたことから，国外研究員として 1

規留学生がたくさん在籍し，多様性に溢れたキャン

年間お願いできないかと帰国後にメールでお願いしパスのなかで楽しい研究生活を過ごさせて頂きましたところ，快く引き受けて下さいました．

た．帰国して 2 年が経過しましたが当時を振り返り国際学会の 1 年半後の 2018 年（研究員開始の 1ながら滞在時に体験したことや感じたことなどを簡年前）に，Menon 教授のラボを訪問し，教授から単にご報告したいと思います．

研究紹介，博士研究員の方から大学やラボの施設案内をしてくださったりして，滞在先で実施する研究

2．渡航前

内容を詰めました．

ロボティクスは，現在，世界各国で活発に研究さ日本に戻ってから，早速，マンション探しを始めれていますが，日本でも数多くの最先端の研究がおたのですが，バンクーバーの賃料は日本と比べて意こなわれているため，当初は海外に拘らずに研究員外と高額で少し驚きました．私の調べた限りでは，を検討していました．しかし，国際学会等で海外の1 ベッドルームで，1 か月あたり 20 万円前後のとこ大学・ラボを何度か訪れるなかで，日本とは異なるろが多かったです．現地の不動産会社の話では，カ文化圏の大学で一度研究生活を過ごしてみたいとい

ナダは移民による人口増加により物価の上昇が続い― １５ ―

図1

マンション近くの海岸（a）大学正門付近ており，なかでもバンクーバーはアジアの富裕層の移民が特に多く，家賃や住宅価格が急騰しているとのことでした．
入居審査も厳しいようです．バンクーバー市内は平均的な部屋でも入居希望者が殺到することが多く，かつカナダでのクレジットカードの使用履歴や滞在歴も重視されるので，私のように滞在歴がないと相手にしてくれない場合も少なくなかったです．
ただし，短期滞在向けの専用の仲介業者に依頼すると，滞在歴等がない場合でも契約できることが多い（b）Applied Science 学部の入り口付近
図2ようで私はそれを利用しました．どうにかして賃貸

サイモンフレーザー大学バーナビーキャ
ンパス

マンションの契約ができ，賃料は 1 か月 21 万円とバンクーバーでは平均的な額で，最寄り駅まで徒歩ことはほとんどなく，夏は湿度が低く冷房いらず

5 分，スーパーマーケットとコ ン ビ ニ ま で 徒 歩 3で，年間を通して非常に過ごしやすかったです．

分，海岸まで徒歩 7 分と，私にとっては好条件のマンションに入居することができ一安心でした．

バンクーバーに到着してからすぐに，これからお世話になるサイモンフレーザー大学に向かいました．教授は不在でしたので，秘書の方と博士課程の3．渡航直後学生さんに対応して頂き，大学の施設案内をして下バンクーバーには 2019 年 4 月 2 日に到着しましさったり，入館証の作成や学内ネットワーク ID のた．4 月だと日本ではすっかり春ですが，バンクー作成などを手伝って下さいました．2 日目には教授

バーでは防寒具を着ている人がまだ多くいました．と直接会い，研究室で取り組む具体的な研究内容にまた，バンクーバーは 1 年を通して雨の日が非常について打ち合わせを行いました．研究テーマは，こ多く，そのことを指してとも呼の 1 年前に研究室に事前訪問した際に決定済みのクばれているようです．実際，私が過ごした 1 年間でローラロボットと受動跳躍の研究をするはずだった晴天が続いたのは，6〜8 月の 3 カ月弱ほどで，残のですが，教授から肺用のファイバースコープの研りの 9 カ月は，1 週間のうちの 4 日は雨もしくは雨究にも積極的に関わってほしいとの要望があり，そ雲で覆われた曇り空であったように思います．それのテーマを担当しているインド人の博士課程の学生でも，冬はカナダのなかではとても温暖で積雪するさんから研究内容の説明がありました．研究内容をレインクーバー― １６ ―

聞く限りでは私の専門外である熱流体に焦点を置いキャンパスは，バンクーバー郊外に位置するバーた研究であったため，正直，少し不安を感じました

ナビー市内のバーナビー山にあるバーナビーキャンが，新しい分野にチャレンジして研究の裾野を広げパス（メインキャンパス）の他，バンクーバーの市るチャンスだという期待感もあり，計 3 つの研究街地に位置するバンクーバーキャンパス，そしてサテーマに取り組むことになりました．

レー市のサレーキャンパスがあります．

3 日目〜5 日目は，大学の研究設備・施設を使用

大学本部のバーナビーキャンパスは，山頂の広大するための学内の講習会とトレーニングの受講，おな敷地に建つ広々としたキャンパスで，その大自然よびそのオンライン試験を受験しました．講習会との前には圧倒されました．また，龍谷大学瀬田キャ

トレーニングはそれぞれ 1 日を通して行われたのでンパスのような落ち着いた雰囲気も感じられまし

すが，薬品や危険物の取り扱いに関するものや消火た．私はこのキャンパスで 1 年間研究を行うことに訓練が中心でした．講習会とトレーニングの講師なりました．一方で，サレーキャンパスは，最寄りは，学内の教授，技官，職員の方々だったのです

駅まで徒歩 1 分と近く，ショッピングセンターが隣が，どの講習会もユーモアに溢れ，模型を使ったデ接しているため，バーナビーキャンパスとは対照的モンストレーションや簡単な化学実験を交えながにとてもにぎやかな雰囲気でした．

ら，受講者を飽きさせないような工夫がされていま

理工系のキャンパスは，もともとはバーナビーキした．また，受講者の姿勢が非常に積極的で印象にャンパスに属していましたが，滞在時はサレーキャ残りました．会場は 300 名を収容可能な階段型の大ンパスに引越しの最中で，所属先の研究室も 2 つの教室で，参加人数は 150 名を超えていたように思いキャンパスにまたがって属していました．そのためますが，講習中，講師から受講者に対して問いかけ研究室のメンバーは実験設備の関係でテーマに応じがあると，毎回 3 割以上の学生が一斉に手を挙げ，て両キャンパスに分かれて研究をしていました．理

積極的に答えようとする姿勢が見られました．ま工系が 2 つのキャンパスに分かれているため，講義た，一人の学生の発言に対して他の学生が割入ってにおいては，1 時限目はサレーキャンパスで受講意見をしたり，その場で学生同士で軽いディスカッし，2 時限目はバーナビーキャンパスで受講するとションが始まったりと，活気に溢れた講習会でしいうような，1 日の内に両キャンパスを行き来するた．オンライン試験は問題数が非常に多く，大学のケースが少なくなく，キャンパス間の移動に 1 時間

設備や安全対策，装置の取扱い方の他，道徳・倫理を要するため学生さんはなかなか大変そうでした．

に関する内容まで多岐にわたり，全て終えるまでに研究の合間によくキャンパス内を散歩していたの

丸 1 日掛かった記憶があります．

ですが，キャンパス内の至るところの自習スペースで，たくさんの学生がノート PC やテキスト，論文4．サイモンフレーザー大学を机上に広げて勉学に励んでいる光景が印象的でしサイモンフレーザー大学は，1965 年に創設され，た．一般に北米の大学は日本の大学と比べて課題がカナダ西海岸を開拓した探検家であるサイモン・フ

非常に多く，卒業も難しいといわれていますが，自レーザーに因んで命名されました．この大学は特身の専攻分野や講義で学んだことを私に熱心に語っに，環境学やビジネス，犯罪学／刑事法学の名門校てくれた学生さんにも数多く出会い，興味を持ってとして知られています．学生数は学部生が約 29,700

勉学に打ち込む一生懸命さがひしひしと伝わってき名で大学院生が約 5,500 名，これまでの全卒業者数たのを覚えています．

は 111,000 名を超え世界約 130 ヶ国に分布しています．
― １７ ―

から剣道部への入会を誘って頂いたことがありまし5．研究環境た．防具・道着などを持っていなかったので入会は研究環境について簡単に触れたいと思います．私

しませんでしたが，何度か見学させて頂いてリフレは，主にサイモンフレーザー大学のバーナビーキャッシュしていました．カナダに単身で滞在したこのンパスで研究を行っていました．研究場所は，教授

1 年間は，日本人や日本語と接する機会はほぼ無かからポスドク部屋の一角に机と椅子を与えて下さったので，日本文化を直に感じられるような機会はり，そこでシミュレーションや調査，簡単な実験をありがたかったです．

行っていました（通常の実験には別の複数の実験部

研究ミーティングは週 1 回のペースでおこなわれ屋を使用していました）．そのポスドク部屋には，ました．全員が一度に集まっておこなう全体ミーテ

インド人の博士課程の学生とドイツ人の博士研究員

ィングは無く，チーム毎のミーティングが主でしがいました．彼ら 2 人は基本的に寡黙で，1 日を通た．研究室は，博士研究員約 5 名，博士課程の学生して自身の研究に黙々と打ち込んでいましたが，2

約 15 名，修士課程の学生約 15 名，その他テクニカ

人ともサイクリングが趣味であったことから，休日ルスタッフなども含めて総勢約 40 名に対して指導には 3 人で時々サイクリングを楽しんでいました．

教員は教授 1 人のため，場所と日程の関係上，チーバンクーバーでは，公道や公園に自転車専用レーンムごとのミーティングのみの形態をとられているよやサイクリングコースが数多く作られており，街のうでした．研究ミーティングでは，各人がパワーポ至る所にはレンタル自転車，さらに自転車専用の信イントを使って 10 分ほどで研究の進捗状況を英語号の押しボタンがあるなど，まさに自転車天国でで報告し，その後，10〜20 分間のディスカッショす．

ンを行っていました．私も同様に研究報告とディス昼食や歓談のための小部屋がポスドク部屋に隣接カッションを週 1 回のペースでおこなっていまししており，昼食時には付近の研究室の学生，研究員た．また，そのような研究ミーティングとは別に，でいつも賑わっていました．私もそこで昼食をとっ

主には博士課程の学生が企画していたのですが，研ていたのですが，国外から来られた研究員や留学生

究室学生を集めて各人の研究内容を互いに紹介し合が多いためか出身国の文化や風習についての話題もって意見交換をしたりアイデアを出し合ったりする多かったです．また，日本のアニメ・漫画が好きなような機会を学生自ら設けていました．毎回，活発カナダ人が意外と多く，その知識量にはいつも圧倒で有意義な議論で研究のヒントになることも多々あされました．また，私が剣道経験者だということをり，刺激的で良い経験をさせて頂きました．

話すと，大学の剣道部に所属しているカナダ人学生

6．研究内容サイモンフレーザー大学でおこなった研究テーマの一部である受動跳躍の研究について紹介させて頂
きます．
6.1

受動的ロコモーション

通常，ロボットで歩行や走行，跳躍をおこなうには，センサーでロボットの姿勢の傾きや重心をフィードバックしながら，コンピュータ制御によって
図3

市内のシェアサイクル

モータのトルクや角度を制御する必要があり，既存― １８ ―

の多くのロボットはこの方法で移動しています．
一方で，受動的ロコモーションとは，モータやセンサー，制御を一切用いずに，機械のみで，緩やかな下り坂を自然な歩容で移動する移動形態です．この受動的ロコモーションはエネルギー効率が高いことで知られ，ヒトの歩行に近いとも言われています．受動的ロコモーションを歩行ロボットに応用することで，エネルギー消費量が HONDA 社の二足歩行ロボット「ASIMO」の 1/10 に低減されたという研究報告もなされています．この受動的ロコモーションの重要な性質にリミットサイクル（極限閉軌道）というものがあります．受動的ロコモーション

図4

受動跳躍モデルの軌道がリミットサイクル上にある限り，歩行・走行は継続されます．また，リミットサイクルが安定れています．股関節バネはねじりバネであり，胴体となる場合，多少外乱が加わって姿勢が崩れても，と脚のなす角度に比例した弾性力を発生します．ま元の安定軌道に復帰するという自己安定化機能をもた，脚バネは圧縮バネであり，脚先が地面に接地しっています．ている間，そのバネの圧縮量に比例した弾性力を発この安定なリミットサイクルの存在は，歩行と走生します．

行において確認されていますが，カンガルーのようこの受動跳躍モデルの数理モデル（運動方程式おな跳躍（ホッピング）には確認されていません．そよび衝突方程式）を立式し，数値計算をおこなうこのため， 受動跳躍は不安定が現在の学説です．とで，連続した跳躍のシミュレーションができま

一方で，カンガルーの跳躍を観察してみると，荒す．また，数値計算の結果を使って，安定なリミッ野や砂漠をとても軽やかにかつ安定的に移動していトサイクルが存在するかどうかを調べることができる様子が見られます．また，カンガルーの跳躍は，ます．具体的には，力学系の流れを不動点まわりで歩行や走行をおこなう動物よりもエネルギー消費量線形近似して求めたヤコビ行列の固有値の絶対値がが低いことが運動生理学者の研究によって明らかに

1 を下回れば，リミットサイクルは漸近安定と判断されています．

できます．図 5 は，各物理パラメータに対する固有

このようなことから，私は， 受動跳躍に安定な値の絶対値を示しています．図 2 より，固有値の絶という説にどうも対値が 1 を下回る物理パラメータが多数存在するこ納得できず，受動跳躍の安定性を解析する研究に着とがわかり，受動跳躍に安定なリミットサイクルが手しました．

存在することが明らかになりました．

6.2％の高さの段差を出現させた時の各状態（脚の角リミットサイクルが存在しない図 6 は，跳躍開始後 5 歩目で，脚長に対して 40
受動跳躍の安定性解析

受動的ロコモーションのリミットサイクルの安定度，角速度，脚長の変位速度）の変化を示していま

性は，通常，数値シミュレーションによって解析・す．図 3 からわかるように，段差を通過した後，各評価されます．

状態は段差通過前の安定な状態に収束しており，驚図 4 は受動跳躍モデルを示しています．このモデくべきことに全長の 40％ もの段差に対しても転倒

ルは，胴体部，脚部，股関節バネ，脚バネで構成さすることなく受動的に跳躍を継続できることが確認― １９ ―

7．バンクーバーでの生活
これまでは研究生活を中心に述べさせて頂きましたが，以降はバンクーバーでの生活について簡単に紹介させていただきます．
7.1

食生活

移民国家といわれているカナダのなかでも移民の割合が特に多いバンクーバーは，街中では様々な国の飲食店を目にしました．なかでも多く目に入ったのは，インド，中国，韓国，アメリカ，メキシコそ
図5

無次元パラメータとヤコビ行列の固有値して日本の飲食店でした．
日本食は特に人気が高く，街中を歩いていて見かける行列の多くは日本食レストランだったように思います．特に，ラーメン店はどこも行列で，日本の有名店や系列店も多く出店していました．メニューが豊富でサービスの質も日本並みに高く，美味しかったです．値段が高いことが唯一の難点で頻繁に通うことはできませんでしたが，それでも週末は時々利用して，研究のための活力を養っていました．日
本の焼肉チェーン店である牛角も大人気でした．知り合いのカナダ人や韓国人を連れて食事をしましたが，日本の焼肉は上品で洗練されていると大絶賛でした．また，バンクーバーの市街地には，非常に多くのカフェがありました．スターバックスだけでも街の中心部に大体 100 m おきに点在し，平均的に10 分も歩けばどこかの店舗にたどり着けていたと思います．また，日本の食材・食品が販売しているスーパーマーケットが市内に何店舗があり，自炊生活が中心だった私にとって，とても重宝しました．

図6

段差乗り越え時の各状態の変化

7.2

現地の人々との交流

バンクーバー滞在時は，受け入れ先の研究室の教授，学生の他，学内外の様々な方と交流をしましできました．
本研究成果は従来の学説を覆すものであり，学術た．
サイモンフレーザー大学の Applied Science 学部

雑誌に掲載済みで，今後の受動跳躍研究の飛躍的進展につながるものと考えられます．には機械系，電子・情報系，ロボット・メカトロ系のような日本の大学にも多く見られるような工学系― ２０ ―

の学科の他，人間や動物の運動学や運動生理学に関り，フェリーでバンクーバー島に小旅行したり，レする学科などもありました．私は特に自分とは少しンタカーを借りてブリティッシュコロンビア州周遊

異なる分野の学科・研究室のホームページを時折見の旅に出たり等など，休日はアウトドアを中心にリては，興味を持った研究室の教授にメールでアポをフレッシュしていました．また，現地の民間企業に取り，昼休みなどを利用して，教授の部屋や食堂で勤めるカナダ人の友人から勤務先のクリスマスパー軽い意見交換をさせて頂いていました．英語の拙いティーティにも招待して頂き，カナダ人の働き方に私からの突然のメールに快く対応してくださった教対する考え方・価値観を肌で感じました．

授の方々には大変感謝しています．
また，研究室の学生の紹介を通して，学外の様々8．おわりにな人と交流する機会がありました．出身国は，カナ

この 1 年間はあっという間でしたが，国内外の色ダの他，イギリス，イタリア，香港，中国，韓国，んな方々からの支えやアドバイスのお陰で，非常にインド，メキシコなど様々で，まさに移民国家なら濃密で有意義な時間を過ごすことができました．こではと思いました．ブリティッシュコロンビア大学の経験を糧に，今後の教育・研究に勤しみたいと思の学生や，公官庁に勤務されている方，映画のディいます．

レクター，脚本家，不動産鑑定士，大工，アニメオ

最後になりますが，客員研究員の受け入れを快くタクなど，バックグラウンドも様々でした．お会い引き受けて頂き 1 年間楽しく研究させて頂いたサイ

した方の半数近くは英語ネイティブでは無い海外出

モンフレーザー大学の Carlo Menon 教授，ラボの身者でしたが，その英語力は私より桁外れに高いのメンバーの方々，ならびにバンクーバーでお世話にはもちろん，英語習得までに至る努力や執念たるやなった皆様，そして研究員にともない多大なご配慮只々凄まじいと感じるばかりでした．とサポートを頂いた先端理工学部の先生方と職員の休日には彼らと近くの山にハイキングに出かけた皆様に心より感謝申し上げます．

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