機械工学科

研究室紹介

設計工学

担当教員 : 教授 榎 真一

 設計工学は,機能設計,強度設計,生産設計および意匠設計の4つに分類できる.
本研究室では,これらの観点からテーマ設定をして研究を行っている.
 現在行っている研究テーマの一部を以下に示す.

  • エネルギー吸収デバイスの開発(機能設計)
  • 新構造パイプハウスの開発(強度設計)
  • 二種類の金属を素材とする鍛造に関する研究(生産設計)
  • パンチングメタルシートの成形性の評価手法に関する研究(生産設計)

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ロボティクス

担当教員 : 教授 土井 正好

 社会で広く認知されるアームや歩行ロボットの製作を本研究室では目指さない。 飛行および水中ドローン、車両や小型船をロボティクスすることによって高機動に運動できる移動ビークルを設計する。 また、社会で既に普及する産業用ロボットも工場にただ置くだけでは働かない。実際には、その工場生産に適合した作業と手順を人が手間暇かけて教え込まなければならない。そこで、ダイレクトティーチング法によって人協働で多様に作業できる生産ロボティクスを追求する。

  • 飛行ドローンの耐候型運動制御
  • 水中ドローンのジャイロ利用運動制御
  • 防災用小型船舶の耐候型運動制御
  • 災害時不整地輸送車両のバランス運動制御
  • 生産システムへの人協働ロボットの導入

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エネルギー変換

担当教員 : 教授 川野 大輔

エネルギー変換研究室では,様々なエネルギー変換機器に関する熱流体解析を行っています.(ホームページ開設準備中)

<主な研究テーマ>

  • 重量車の車両形状の改良による空力性能向上効果に関する研究
  • 減圧沸騰を伴う多成分燃料の噴霧特性に関する研究
  • ランキンサイクルを用いた小型排熱回収システムに関する研究
  • 可変バルブタイミングによる内部EGRによるディーゼルエンジンの環境性能向上に関する研究
  • エンジン排気騒音の予測に関する研究
トラックの空力性能の数値計算例
可変バルブタイミング付き単気筒ディーゼルエンジン

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機械力学

担当教員 : 教授 栗田 裕

 本研究室では,機械の振動や騒音の測定・解析・抑制に関する研究を行っています。 これらの研究を通して,「学生が成長し,社会で通用する実践的な力をつける」ことを目指しています。 身につけるべき力は,基礎的な学力に加えて,企画・構想する力,実行する力,まとめ・発表する力です。 そのために,振動計測や制御に関する基礎教育や,論理的に考える・わかりやすく書くための勉強会,研究の計画と進捗を検討するための研究会を行っています。 また,社会と接点をもって研究を進めるために,企業と共同研究もしています。さらに,院生は年2回,学部生は年1回の学会発表を予定しています。
 現在の研究テーマは,次のとおりです。

  • 薄肉工作物の切削加工時に発生するびびり振動
      薄肉工作物(円筒,円板,長方形板)
      切削加工(旋削加工,エンドミル加工)
      びびり振動(計測,発生メカニズムの解明,発生の予測,抑制法の開発)
  • ターボ型遠心送風機の低騒音化
  • 楕円振動を利用した分別搬送

薄肉円筒工作物に発生するびびり振動の計測

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知能制御

担当教員 : 教授 中山 万希志

人をとりまく機械と上手にコミュニケーションしながら操作したり,また助けてもらったりする技術に関していっしょに考えてみませんか.災害救助のためにドローンを利用したり,超高齢化社会において人を手助けしたり,またあぶない作業を安全に効率的に機械を動かしたりと夢をもってテーマに取り組みましょう.

<主な研究テーマ>
●ドローンの利用応用技術     

  • ドローンを用いた塗料・薬剤等の壁面塗布・噴霧技術に関する研究
  • ドローンのモデリングと最適サーボ系を用いた飛行制御
  • ドローンを用いたリモートセンシングによる大規模自然災害時の救難支援システム
  • ビジュアルフィードバックによるドローンの円軌道飛行制御
  • レーザポインタを用いた発信源の位置情報推定技術

●体の不自由な方への支援技術     

  • 視線追跡装置と仮想スクリーンを用いた車いす操作システム
  • ヘッドマウントディスプレイとリングマウスを用いた
  • 身体の不自由な方のコミュニケーション支援のための知的IF
  • 福祉施設を想定したモーションベース音楽環境

●モーションベース機械操作システム     

  • 空中手書き文字等の人の動作に基づく簡易ロボットの制御
  • モーションベース特殊車両の制御(フォークリフト,ショベルカー等)
  • プロジェクションマッピングとモーションキャプチャによるロボット操作

●プロジェクションマッピング応用技術     

  • プロジェクションマッピングによるライントレースロボット
  • プロジェクションマッピングによるドローンの障害物回避シミュレータ
  • プロジェクションマッピングに基づくドローンの軌道制御

●人工知能(機械学習)応用技術     

  • ディープラーニングに基づくドローンの障害物回避技術
  • SVM(Support Vector Machine)を用いたドローンの障害物回避


ドローンの応用技術


モーションキャプチャによるロボット操作

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生産加工システム

担当教員 : 教授 澤井 猛

マイクロドリルによる微細穴加工に関する研究

 プリント基板、光学機器、紡糸ノズル、燃料噴射ノズルなどに高精度、高品質、高能率な微細穴加工が求められている。
微細化の要求はますます増大し、現在では直径0.1mm以下の微細穴を効率的に加工することが産業界で重要な課題となってきている。 マイクロドリルによる微細穴加工は、各種の材料に適用でき、加工精度が良く、設備費が安価であるという特徴を持っている。 通常の大きさのドリル加工は、送り量が約0.1~0.3mm/revであり、切れ刃部の挙動は切削理論が適用できるが、マイクロドリル加工においては、送り量が約0.001~0.002mm/revと小さく、研削加工に限りなく近い領域で切削を行っているものと考えている。このような領域の切削理論は確立されておらず、この領域の切削現象を解明することにより、高精度、高品位、高能率な微細穴加工の可能性がある。

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医工学

担当教員 : 教授 花之内 健仁

ようこそ大阪産業大学 工学部 機械工学科 医工学研究室へ!

 平成25年度からこの研究室を運営していくことになりました、花之内健仁(はなのうち たけひと)と申します。 なぜ医学関連の研究室が機械工学科に!?と思われるかもしれません。 今まで整形外科医(骨・筋肉などの疾患を扱います)として病院勤務をしており、 その仕事を通して培った経験・知識は、人工関節、バイオメカニクス、リハビリテーション、コンピュータ支援外科等であり、 機械工学と非常に結び付きの強いものばかりでした。 より多くの患者様を助けるためには、現状の治療体系を守りながら、一方では抜本的な改革を起こす必要があります。 その改革のために新しいことに挑戦していく必要がある、それを担っていこうと決意致しました。  今までの研究テーマはもとより、臨床(整形外科医としての活動も継続)の観点からすぐに役立つ医療機器・福祉機器の開発、 その評価についても取り組んで行く予定です。  また教育面では、学部生や大学院生に対して、医工学・福祉工学の授業、研究指導を行い、 医学知識のある工学者、医工学知識のある卒業生を輩出することを目標としております。

日本整形外科学会のトラベルフェローの際の写真。日本代表としてスタンフォード大学でも講演してきました。
(Figure shows a presentation by Dr. Hananouchi at Stanford University during AOA traveling fellow.)
(英語のプロフィールが以下に続きます)
(English version)

Welcome to Medical Engineering Laboratory in OSU !

Profile

Dr. Takehito Hananouchi is the professor in Medical Engineering Laboratory, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering in Osaka Sangyo University (OSU). His back ground is an orthopaedic surgeon. In parallel with his clinical works, he also has experienced orthopaedics related research works, especially focused on the state of the art technologies of surgical device in the field of orthopaedic surgery, such as robotic milling system for total hip and knee arthroplasties, CT-based navigation of total hip arthroplasty, and rapid-prototyping based surgical guides. He also published several papers as first author about the technologies. Especially, he devoted a pioneering work of rapid prototyping based surgical guide, which indicates orientation of acetabular component (cup) in total hip arthroplasty (named as “Tailor-made Surgical Guide” of the cup). He acquired the award in Japanese Hip Society in 2010 because of this greatest work. As a global scale researcher, he has experienced collaborative researches with engineers, orthopaedic surgeons, some companies in Japan and/or foreign countries. He also engages in reviewing works in peer-reviewed journals, Clinical Orthopaedic Related Research and the International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. In this laboratory, he thinks that he would like to drive this research field and produce a lot of engineers who are familiar with medicine or medical engineering.

EDUCATION

2005-2008   Ph.D. (early graduation in September 2008)
Department of Orthopaedic Surgery, Osaka University Graduate School of Medicine
2001   M.D. Sapporo Medical University, Sapporo, Japan

PROFESSIONAL BACKGROUND (EMPLOYMENT HISTORY)

Apr./2018-Present Professor Medical Engineering Laboratory, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Osaka Sangyo University
Apr./2013-2018 Associate Professor Medical Engineering Laboratory, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Osaka Sangyo University
Jan./2010-Mar./2013 Head Surgeon (Joint Reconstructive Group), Department of Orthopaedic Surgery, Kansai Rosai Hospital
Oct./2008- Dec./ 2009 Research fellow of JSPS (Japan of Sciety for the Promotion of Science, Post Doctoral Fellow) Visiting Researcher in Chair of Medical Engineering, Helmholtz-Institute for Biomedical Engineering RWTH Aachen, Germany between Oct.2008 and Sep.2009
Jul. /2005- Sep./ 2008 Ph.D. student, Department of Orthopaedic Surgery, Osaka University Graduate School of Medicine (Early graduation in September 2008)
Research fellow of JSPS (Doctoral course) since April 2008
Jan. /2005-Jun. /2005 Medical Staff, Department of Orthopaedic Surgery, Osaka University Graduate School of Medicine
Jun. /2003-Dec. /2004 Medical Staff, Department of Orthopaedic Surgery and Center of Arthroplasty, Kyowakai Hospital
Jun. /2001-May /2003 Resident, Department of Orthopaedic Surgery, Osaka Minami National Hospital

PUBLICATIONS

English peer-reviewed papers (in the last 5 years)

  1. 1.Hananouchi T, Giets E, Ex J, Delport H. Patient-specific Instrumentation for Acetabular Cup Orientation: Accuracy Analysis in a Pre-clinical Study. Journal of Contemporary Orthopaedic Research 2014 Vol. 1 No. 1 pp. 35-47
  2. 2.Hananouchi T. Sagittal gap balancing with the concept of a single radius femoral component in posterior cruciate sacrificing total knee arthroplasty with patient-specific instrumentation. International Orthop. (2014 in press, Oct 2. [Epub ahead of print])
  3. 3.Hananouchi T, Yamamoto K, Ando W, Ohzono K. Effect of a Modular Femoral Neck System on Femoral Anteversion and Range of Motion before Implant Impingement. Journal of Contemporary Orthopaedic Research 2014 Vol. 1 No. 1 pp. 26-34
  4. 4.Iwana D, Nakamura N, Miki H, Kitada M, Hananouchi T, Sugano N. Accuracy of angle and position of the cup using computed tomography-based navigation systems in total hip arthroplasty. Computer Aided Surgery (2013 in press)
  5. 5.Hananouchi T, Yasui Y, Yamamoto K, Toritsuka Y, Ohzono K. Anterior Impingement Test for Labral Lesions Has High Positive Predictive Value. Clin Orthop Relat Res. 2012 Dec;470(12):3524-9.
  6. 6.Hananouchi T, Yamamoto K, Ando W, Fudo K, Ohzono K. The intraoperative gap difference (flexion gap minus extension gap) is altered by insertion of the trial femoral component. Knee. 2012 Oct;19(5):601-5.
  7. 7.Hananouchi T, Saito M, Koyama T, Sugano N, Yoshikawa H. Tailor-made Surgical Guide Reduces Incidence of Outliers of Cup Placement. Clin Orthop Relat Res. 2010 Apr;468(4):1088-95.
  8. 8.Hananouchi T, Nishii T, Lee SB, Ohzono K, Yoshikawa H, Sugano N: The Vascular Network in the Femoral Head and Neck After Hip Resurfacing. Journal of Arthroplasty 2010 Jan;25(1):146-51.
  9. 9.Hananouchi T, Saito M, Koyama T, Hagio K, Murase T, Sugano N, Yoshikawa H. Tailor-made surgical guide based on rapid prototyping technique for cup insertion in total hip arthroplasty. Int J Med Robot. 2009 Jun;5(2):164-9.
  10. 10.Hananouchi T, Takao M, Nishii T, Miki H, Iwana D, Yoshikawa H, Sugano N. Comparison of navigation accuracy in THA between the mini-anterior and -posterior approaches. Int J Med Robot. 2009 Mar;5(1):20-5.

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宇宙推進ロケット工学

担当教員 : 教授 田原 弘一
 

研究室オリジナルホームページはこちら

宇宙航空 未来輸送システム 研究開発拠点(Research & Development Base on Future Aerospace Transportation Systems)の構築と大展開!

 電気推進ロケットエンジンによる宇宙航行(小惑星「リュウグウ」への接近)   主推進ロケットエンジン「イオンエンジン」の高速プラズマ噴射 
宇宙航空研究開発機構(JAXA)小惑星探査機「はやぶさ2」(JAXA提供)

 宇宙航空研究開発機構(JAXA)小惑星探査機「はやぶさ」は、電気推進ロケットの一種であるイオンエンジンを駆り、2012年6月、小惑星「イトカワ」と地球の往復60億kmの旅を終え地球に帰還しました。2014年12月にはさらに後継機「はやぶさ2」が人類の起源を探索するために打ち上げられ、小惑星「リュウグウ」に到着、ミッションを遂行し、順調に宇宙航行、地球への帰路についています。火星、木星などの惑星空間、太陽系内を多くの大型宇宙船が自由に行き来する、太陽系が人類の生活圏になる日はもうそこまで来ています。宇宙大航海時代がやってきました。大航海の成功は、宇宙航行用高性能電気推進ロケットの開発にかかっています。
 宇宙推進ロケット工学研究室(Advanced Rocket Laboratory)は、宇宙航空 未来輸送システム 研究開発拠点(Research & Development Base on Future Aerospace Transportation Systems)として、先端宇宙推進ロケット工学を中心に、幅広い研究開発を行っています。将来の有人火星探査、太陽系惑星探査、月基地建造物資輸送、太陽発電衛星建造物資輸送などに用いられる、各種の電気推進ロケットエンジンの開発研究とそれらエンジンシステムを用いた、地球人類の太陽系惑星間航行及び太陽系脱出計画の立案、実際に小型人工衛星の設計製作、JAXA・H-IIIロケットやインド宇宙研究機関(ISRO)PSLVロケットによる衛星打ち上げとその運用、電気ロケットの宇宙噴射実験・噴射による衛星の軌道変更実験、さらに宇宙ゴミ処理技術の開発、小惑星・地球衝突回避技術の開発などを行い、近未来の宇宙開発に貢献します。
 また、誰もが持つ、子供のころの飛行機やロケットへの憧れを決して夢だけにはさせないように、親しみある、誰もが気楽に楽しむことができる、市民の航空宇宙を目指します。具体的には、航空宇宙工学に関する講演・市民講座、中学・高校に出向いて小型ジェットエンジンの運転や宇宙航行用イオンロケットエンジンの噴射などのデモを行ったり、ペットボトルロケットの製作・打ち上げ教室を開催し、活発な啓蒙活動を行っています。
 宇宙空間では地上で予想もしないことが起こります。学生諸君には、過酷な宇宙環境で稼動するロケットや人工衛星の開発研究を通して、常に挑戦的に、常識にとらわれない新しい電気機械システムを創造できる、技術研究者としての素養(ガッツ(?))を身につけてほしいと切に思います。自由な発想でユニークなアイデアを出し実践してほしいと思います。
「未来は決まってはいない!未来はつくるものである。
(もう一つ大事なことは)挑戦しなければ未来は開かない!」。
一緒に最先端の宇宙開発に挑みましょう!

田原 弘一(たはら ひろかず)

研究テーマ

  1. 1) 小型衛星搭載用パルスプラズマロケットエンジンシステム、及び大型静止衛星搭載用直流アークジェットエンジンシステムの開発
  2. 2) 有人火星探査・深宇宙探査用ホール型イオンロケットエンジン、及び月基地建造物資輸送用大型プラズマロケットエンジンの開発
  3. 3) 電気推進ロケットエンジン搭載小型人工衛星の設計開発とその打ち上げ計画立案、打ち上げ後の宇宙運用、小型衛星・国際宇宙ステーションを用いた宇宙実験
  4. 4) 宇宙ゴミ処理技術の開発
  5. 5) 小惑星・地球衝突回避技術の開発
  6. 6) 有人 太陽系惑星間航行及び太陽系脱出プロジェクト
  7. 7) 宇宙観光ベンチャービジネス計画立案

研究が拓く未来

 
月・地球間の定期連絡船
火星・木星観光船
航行イメージ(JAXA提供)

 皆さん想像してください。西暦2120年、宇宙大航海時代の到来から100年が経ちました。関西宇宙観光空港から大型ロケットが飛び立ちました。乗組員はパイロット5名と民間人500名です。途中、国際宇宙ステーションに寄港し、火星基地に向かう乗客を降ろした後、月基地を目指します。宇宙ステーションまでは地球の重力場を脱するために化学ロケットエンジンを用いますが、宇宙空間、惑星間航行には大型電気推進ロケットエンジンを利用します。宇宙船の窓から見る、地球、月、火星、本当に美しいことでしょう。この感動、場景はもう決して夢物語ではないのです。

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材料力学

担当教員 : 教授 和田 明浩

 「2種類以上の材料を組合せ、今までになかった新しい材料をつくる.」これが複合材料の概念です。材料の組み合わせはアイデア次第ですが、やみくもに材料を組み合わせても良い材料はできません。本研究室では、複合材料の設計、製造、非破壊検査に関する研究テーマに取り組んでいます。研究対象とする複合材料は、航空宇宙分野でも利用されている炭素繊維強化プラスチックス(CFRP)、風力発電用風車のブレードにも利用されているガラス繊維強化プラスチックス(GFRP)が中心ですが、3Dプリンタを使った新しい複合材料の設計製作にも取り組んでいます。また、非破壊検査手法の1つである超音波測定技術を応用して、材料や構造の各種モニタリング技術の研究にも取り組んでいます。
 現在取り組んでいる研究テーマの一部を以下に紹介します。

  • 複合材料の内部構造設計および損傷・破壊解析
  • 複合材料の3Dプリンティング
  • インフラ補修用FRPの超音波検査
  • FRP製タンクの超音波検査
  • 超音波によるFRP成形過程の樹脂含浸モニタリング
  • 消波ブロックの形状設計

水中での超音波検査

  超音波伝播シミュレーション
図をクリックすると動きます。

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材料プロセス

担当教員 : 准教授 南部 紘一郎

researchmap: https://researchmap.jp/s-knambu1984

研究概要:様々な機械材料の機能向上に寄与する独創的なプロセスの開発・評価
「自動車、航空機などの輸送機器、生体機器、インフラ設備において優れた特性を発揮する材料が求められています。そのためには材料内部および表面や界面の機能を向上させたり、複数の機能を持たせたりする必要があります。本研究室では「熱処理」、「ショットブラスト」などの手法を用いて、材料内部や表面の特性を向上させるプロセスに関する研究を行っています」

研究テーマ:
1)ショットブラスト処理を用いた表面高機能化
ショットブラストのさまざまな効果を利用して、材料の表面高機能化や今までよりも高速なプロセスの実現を目指しています。

2)シミュレーション,機械学習によるプロセス評価
実験だけでなく,シミュレーションやディープラーニングなどの機械学習を用いてプロセスの評価や新規プロセスの提案を行っています.

3)熱処理を利用するプロセス
「浸炭焼入れ」,「浸窒焼入れ」,「窒化」,「高周波」などの熱処理技術を利用して,疲労強度だけでなく様々な機能性を付与できるプロセスの実現を目指しています.

研究室方針
「よく学び、よく遊ぶ」これが研究室のモットーです。まずは自分のテーマを好きになり、そして目標を実現するためのさまざまな課題を、自分で出したアイデアで解決していくことを楽しんで下さい。失敗にめげず、成功を確信し、自らの工夫によって成功を得ていきます。研究室の仲間や教員との会話などを通じて、自らが考える習慣をつけ、自分が考えたことを実践し研究結果とするように、日々取り組んでいます。国内外での研究発表など様々なスキルを磨いています.

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バイオエンジニアリング

担当教員 : 講師 大橋 美奈子
  • 生産システムの知能化。
  • ヒューマノイドロボット。

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福祉環境工学

担当教員 : 講師 杉山 幸三

福祉機器やその環境をサポートする機器・搬送補助機に関するヒューマンサポート(介助される人・残存機能の有効活用と介助者のリスク低減)を中心とした研究を行っている。
1. 福祉機器と搬送装置の段差乗越え昇降装置。
2. モーションキャプチャーによる動作検証・検討。
3. 電動車両の研究。

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