【学会発表】M2の金石君,M1の野々村君が日本機械学会年次大会2020で発表しました

機械システム制御研究室の院生の金石君と野々村君が,以下の演題で日本機械学会年次大会2020にて講演を行いました。

金石暁典,藤井文武
「入出力間に干渉をもつ多入力プロセスに対する強化学習を用いたPI 制御系の構成」

野々村龍樹,椎木健裕,藤井文武
「放射線治療の品質保証用ロボットファントムシステムの軌道追従精度向上のためのRNNと学習制御を組み合わせたフィードフォワード制御系の構築」

コロナ禍の影響で残念ながらonline開催となり,残念ながら3人で現地打ち上げをすることは出来ませんでしたが,ある意味でこれも特殊な経験で,今後のお二人の財産になるものだと思います。お二人の発表とも,練習の成果できちんと時間内に収めただけでなく,質疑応答にも適切に対応していて頼もしく感じました。引き続き研究活動で頑張ってください!(藤井)

【学術論文掲載】Medical Physics

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山口大学工学部機械工学科,機械システム制御工学研究室が,山口大学大学院医学系研究科・放射線腫瘍学講座と共同で進めている「ロボットマニピュレータを用いた放射線治療の品質保証の高度化」に関する最新の研究成果をまとめた論文が,Medical Physics 誌 (AAPM : American Association of Physicists in Medicine刊行)に掲載されました.

Analysis  of  dosimetric  impact  of  intrafraction  translation  and  rotation  during respiratory-gated stereotactic body radiotherapy with real-time tumor monitoring of the lung using a novel six degrees-of-freedom robotic moving phantom

Takehiro Shiinoki, Fumitake Fujii, Yuki Yuasa, Tatsuki Nonomura, Koya Fujimoto, Tatsuhiro Sera, Hidekazu Tanaka

Medical Physics, https://doi.org/10.1002/mp.14369
※現在掲載されているものは,引用可能な速報版です(06/07/2020)

この論文では,我々研究グループが開発した,腫瘍の位置と姿勢の時間変化を高精度に再現できる産業用6自由度ロボットマニピュレータを用いたロボットファントムを利用し,肺腫瘍の呼吸性移動の補償に臨床適用されている腫瘍マーカーの位置モニタリングに基づく照射法では,腫瘍の回転が加わると腫瘍に投与される線量が計画時のそれと異なってしまうことを,腫瘍の3軸回りの回転角度の平均的大きさとの関係で示しました.

去年の夏は,野々村君とともにこのテーマにささげたといっても言い過ぎではないほど,6自由度制御での精度向上,データ解析などに努力し,お手伝いもしました.このような形で報われたことを嬉しく思います (f.f.)。

2019 JKA 補助事業成果ページのご案内 (2020.06.06更新)

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 機械システム制御研究室が,(公財)JKA様の助成を頂いて実施したアシストスーツに関する研究成果の概要をまとめました.まずはこちらのページこちらのページをご覧頂いて,この研究の成果の概要を動画とともにご覧ください.

 興味がある方は,少し詳しく説明したこちらのページ(別ウィンドウが開きます)も用意しましたので,是非合わせてご覧頂けると嬉しいです.こちらのページには,本助成に関連した研究成果(学術論文・国際会議発表)の情報も含めていますので,よろしければチェックお願いします!

【学術論文掲載】Actuators

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令和2年度まで創成科学研究科修士の学生として当研究室に在籍していた守田君が中心となって取り組んだ,バイモルフ型ピエゾアクチュエータの特異な応答特性*を再現する数学モデルの作成に関する研究の成果が,学術雑誌 Actuators に掲載されました.

Morita, K.; Fujii, F.; Hosoda, K. Modeling and Compensation of a Bimorph Type Piezoelectric Actuator Exhibiting Odd-Harmonic Oscillation and Frequency-Dependent, Interleaved Hysteresis. Actuators 20209, 36.
DOI: 10.3390/act9020036

ピエゾアクチュエータは,駆動する信号の周波数により応答特性を変化させることが知られています.我々の研究室では奇数倍高調波振動(アクチュエータ駆動信号の周波数の奇数倍の振動)とインターリーブヒステリシス(ヒステリシスループというグラフが8の字を書くようにねじれる現象)を示すバイモルフ型アクチュエータの挙動を表すモデルの作成に取り組んでいますが,守田君は,Play model と呼ばれているモデルを拡張することで,奇数倍高調波振動とインターリーブヒステリシスの両方を表すことのできるモデルの構造を見つけ出すことに成功しました.

守田君の研究の結果は,バイモルフ型アクチュエータの線形駆動を幅広い入力周波数で実現するための重要なステップになるものです.4年生で本研究室に所属してから,高い集中力を維持して考え続けていた守田君の努力が,学術誌への論文掲載という結果につながり,大変うれしく思います(F)。

【学術論文掲載】J. Applied Clinical Medical Physics

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機械システム制御研が,医学部放射線治療科の先生方と行っている共同研究活動のうち,産業用ロボットを用いた「待ち伏せ照射治療(Respiratory-Gated radiotherapy)の品質保証(Quality Assurance / QA)の高度化」プロジェクトの成果が,以下の雑誌に掲載されました.

"A novel dynamic robotic moving phantom system for patient-specific quality assurance in real-time tumor-tracking radiotherapy"
Takehiro Shiinoki, Fumitake Fujii, Koya Fujimoto, Yuki Yuasa and Tatsuhiro Sera


Journal of Applied Clinical Medical Physics, Volume 21, 2020
https://doi.org/10.1002/acm2.12876

この研究では,肺がん患者さんの肺腫瘍呼吸性移動軌跡に高精度に追従する小型6軸ロボットマニピュレータを用いて,放射線治療の品質保証を試行した結果がまとめられています.

New members joined.

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3月下旬,R2年度に研究室に加入した4名のB4さんの歓迎お食事会を行いました。企画・実行に関与した先輩院生さん,ありがとうございました。

IMG_4362.JPGIMG_4365.JPGのサムネイル画像早くペースをつかんで,頑張ってください!

令和元年度の卒業式 in Lab

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令和元年度については,新型コロナウィルス感染回避のため,残念ながら機械工学科・機械工学系専攻の卒業式が中止となりました。そこで、3/24 に研究室内でミニ卒業式を行いました。


IMG_4354.JPG写真1:参加できた卒業生の人と

IMG_4360.JPG写真2:可能な限り全員で

卒業して,この春より社会人となられた皆さん。未だ経験したことのない社会情勢の中で,不安に思ったり戸惑うことも多数あると思いますが,目の前のことに一つ一つ集中して取り組んでいき,ペースをつかんでください。研究プロジェクトでのいろんな経験が皆さんをサポートしてくれるはずです!

【祝】当研究室に所属の野々村龍樹君が,本年度の日本機械学会・畠山賞を受賞しました!おめでとうございます。

【学術論文掲載】日本機械学会論文集

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機械システム制御研究室が取り組んでいる「製造現場で活用可能なパワーアシストスーツシステムの開発」に関する研究成果の一部で,「持ち上げ動作時に作業者から取得できる身体動作の特徴量を用いた,持ち上げ対象物の重量物クラス判別法の開発」に関する成果をまとめた論文が,日本機械学会論文集へ掲載されました.

「重量物持ち上げ動作における身体加速度計測値を利用した持ち上げ対象物重量の2クラス判別器の構築」
 山根 裕将,藤井 文武,石橋 直也
 https://doi.org/10.1299/transjsme.19-00189 

本稿では特に,重量物を持ち上げる際に生じる身体への反動に着目したクラス判別法を提案しています.本研究室では,アシストスーツのアクチュエータ出力制御のため,筋電位などの生体信号に頼ることなく適切なアシスト量を決定する方法を検討しており,クラス判別の精緻化を目指して研究を継続しています。

【謝辞】本研究の一部は,競輪の補助を受けて実施しました.

【国際会議】M1の石橋君が IEEE/RSJ IROS 2019 で発表しました

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2019/11/3~8 に The Venetian Macau (Macau S.A.R., China) で IEEE/RSJ International Conference on Intelligent robots and systems (通称 IROS)が開催され,M1 の石橋直也君が以下の論文を発表しました.

"Development of Load Weight and Height Classifier in Lifting-Up Task Using Body Motion Metrics"
Naoya ISHIBASHI* and Fumitake FUJII

この論文では,持ち上げ動作において作業者に掛かる身体負荷の2クラス判別を,生体信号を用いることなく行うための身体動作特徴量を提案し,その特徴量を用いて3種類のクラス判別器(Logistic regressor, Support vector machine, k-Nearest Neighbor algorithm) を構成する方法を提案しました。

パワーアシストスーツの制御では,装着者がどのような状況でどのように(力の向き,大きさ)力を行使したいのかを把握・推定するサブシステムを構築し,それに基づいてアクチュエータの制御を行うことが必要ですが,提案する手法は生体信号の取得を行わず,装着者の手動操作も求めず,適切なアシスト力を提供するアシストスーツ制御系の構成への将来的な応用を念頭に開発しています。

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【謝辞】本研究の一部は,競輪の補助を受けて実施されました.

【学術論文掲載】 Physics in Medicine and Biology

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機械工学科・機械システム制御工学研究室が,医学系研究科放射線腫瘍学講座(医学部附属病院放射線治療部)と共同で取り組んでいる「呼吸性移動を示す腫瘍の未来位置予測」に関する研究の成果が,医学物理の学術雑誌である "Physics in Medicine and Biology" 誌に掲載されました.

Kai Jiang, Fumitake Fujii and Takehiro Shiinoki,
"Prediction of lung tumor motion using nonlinear autoregressive model with exogenous input"
[DOI] https://doi.org/10.1088/1361-6560/ab49ea
 (2019/11/11 追記: 上記 URL にて正式版が公開となりました)

この論文では,呼吸性移動を示す肺腫瘍の未来位置の高精度な予測モデルの開発に取り組んでいます.現在の放射線治療システムでは,治療装置(医療用加速器:通称「リニアック」)が治療時に必要な指定角度・姿勢を取るのに時間が掛かることから,呼吸により動き続ける腫瘍を追跡しながら連続的に治療放射線を投与するには,治療装置の位置決めに必要な時間だけ未来の腫瘍位置の予測が必須となっています.本稿では,治療装置の位置決めに必要な時間より長い時間先の腫瘍未来位置を予測するモデルを,リカレント型 NARX モデルを用いて構築しました.

 この研究の今後の発展により,実時間動態追尾照射(動く腫瘍を追いかけながら治療放射線を投与し続ける治療法)が実現されれば,患者さんが放射線の投与を受ける際に拘束される時間が劇的に短くなると期待され,技術が一段進展することになると期待されます.