石上　玄也 （ イシガミ　ゲンヤ ）

ISHIGAMI Genya

写真a

所属（所属キャンパス）

理工学部 機械工学科 （ 矢上 ）

職名

教授

HP

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Scopus 論文情報  
総論文数: 102 総引用数: 1539 h-index: 21

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経歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2008年04月
    -
    2010年03月

    マサチューセッツ工科大学, Dept. of Mechanical Engineering, Postdoctoral Associate

  • 2010年04月
    -
    2013年03月

    国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 宇宙航空プロジェクト研究員

  • 2013年04月
    -
    2017年03月

    慶應義塾大学, 理工学部 機械工学科, 専任講師

  • 2013年06月
    -
    継続中

    国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 大学共同利用システム研究員

  • 2013年10月
    -
    2014年10月

    慶應義塾大学, JABEE申請準備委員会, 委員

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2003年03月

    東北大学, 工学部, 機械航空工学科

    大学, 卒業

  • 2005年03月

    東北大学, 工学研究科, 航空宇宙工学専攻

    大学院, 修了, 博士前期

  • 2008年03月

    東北大学, 工学研究科, 航空宇宙工学専攻

    大学院, 修了, 博士後期

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 博士（工学）, 東北大学, 課程, 2008年03月

  • 修士（工学）, 東北大学, 課程, 2005年03月

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • 情報通信 / 機械力学、メカトロニクス

  • 情報通信 / ロボティクス、知能機械システム （Intelligent Mechanics/Mechanical System）

  • フロンティア（航空・船舶） / 航空宇宙工学

  • 情報通信 / 知能ロボティクス

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

  • フィールドロボティクス

  • テラメカニクス

  • ロボティクス

  • 月・惑星探査

  • 自律移動システム

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共同研究希望テーマ 【 表示 ／ 非表示 】

  • フィールドロボティクス全般に関わる力学解析や制御

    希望形態： 受託研究, 共同研究

  • 軟弱地盤上の機械の力学と制御

    希望形態： 受託研究, 共同研究

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

  • ロボティクスの最先端と未来への布石

    一般社団法人日本ロボット学会 学会特命委員会／F-REI 調査事業推進委員会, 新産業創出等研究開発事業に係る調査事業（先端的ロボットに関する調査）業務成果報告書, 2023年12月

    担当範囲: 第3.5章：車輪・履帯ロボットシステム

  • 不整地移動ロボティクス

    永谷 圭司, 石上 玄也, 遠藤 大輔 (工学), 永岡 健司, 遠藤 玄, 程島 竜一, 亀川 哲志, 田中 基康, コロナ社, 2023年

  • Special Issue on Advanced Construction Robot System

    Ohno, K., Osumi, H., Ishigami, G., and Nagatani, K., Advanced Robotics, 2021年12月

    , 査読有り

  • 講座「宇宙探査と地盤工学」

    石上玄也，尾崎伸吾，須藤真琢，前田孝雄, 地盤工学会誌, 2021年08月

    担当範囲: 第6章：月・惑星探査機とテラメカニクス , 査読有り

  • Field and Service Robotics, Results of the 12th International Conference

    Ishigami, G. and Yoshida, K, Springer Proceedings in Advanced Robotics, 2021年01月

    , 査読有り

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • Evaluating and advancing scaling methods for reliable wheel mobility prediction in low-gravity environments

    Omura T., Ishigami G.

    Journal of Terramechanics 122 2026年04月

    ISSN  00224898

    　概要を見る

    Predicting wheel mobility in low-gravity environments through Earth-based gravity tests offers a practical alternative to expensive parabolic flights and computationally intensive numerical simulations. However, an optimal scaling method for varying wheel speeds remains unidentified. This study systematically evaluated three scaling methods — Granular Scaling Laws (GSL), reduced-weight tests, and equal-mass tests — using Discrete Element Method simulations at three wheel angular velocities (π/10, π, and 2π rad/s). The methods were assessed based on their accuracy in predicting horizontal velocity, slip ratio, sinkage, and power consumption under free-driving conditions. GSL maintained errors below 5% across all conditions, while the equal-mass test showed velocity-dependent degradation with errors reaching 234% at high speeds. The reduced-weight test underestimated sinkage by over 100%, risking vehicle immobilization. An analytical framework employing an inertial number was developed to quantify soil flow characteristics, facilitating a comprehensive comparative analysis of the scaling methods. This analysis revealed that the equal-mass test inadequately captured dynamic flow phenomena, accounting for its velocity-dependent degradation. Conversely, GSL accurately reproduced soil flow characteristics under all conditions, enabling precise mobility predictions over a broad velocity range. These findings establish GSL as the most accurate and practical scaling approach for extraterrestrial rover mobility design and analysis.

  • Deep probabilistic traversability with test-time adaptation for uncertainty-aware planetary rover navigation

    Endo, M; Taniai, T; Ishigami, G

    SCIENTIFIC REPORTS 16 （ 1 ）  2026年02月

    ISSN  2045-2322

    　概要を見る

    Traversability assessment of deformable terrain is vital for safe rover navigation on planetary surfaces. Machine learning (ML) is a powerful tool for traversability prediction but faces predictive uncertainty. This uncertainty leads to prediction errors, increasing the risk of wheel slips and immobilization for planetary rovers. To address this issue, we integrate principal approaches to uncertainty handling -- quantification, exploitation, and adaptation -- into a single learning and planning framework for rover navigation. The key concept is \emph{deep probabilistic traversability}, forming the basis of an end-to-end probabilistic ML model that predicts slip distributions directly from rover traverse observations. This probabilistic model quantifies uncertainties in slip prediction and exploits them as traversability costs in path planning. Its end-to-end nature also allows adaptation of pre-trained models with in-situ traverse experience to reduce uncertainties. We perform extensive simulations in synthetic environments that pose representative uncertainties in planetary analog terrains. Experimental results show that our method achieves more robust path planning under novel environmental conditions than existing approaches.

  • Exhaustive evaluation of microgravity landing dynamics for small body exploration

    Otsuki M., Baba M., Imada T., Yamato M., Ohashi T., Takahashi M., Himeno T., Maeda T., Ozaki S., Ishigami G., Kobayashi T., Kitazono K.

    Acta Astronautica （Elsevier BV）  238   1 - 12 2026年01月

    ISSN  00945765

    　概要を見る

    Landing dynamics play a crucial role in the success of planetary missions, particularly in low-gravity environments, and determining optimal landing sites continues to be challenging. This paper reports a method for landing safety evaluation based on spacecraft dynamics for landings on the surface layer of small bodies in the Martian moons exploration project. Unlike conventional short-duration contact explorations, spacecraft designed for the exploration of Martian moons will remain on the surface of Phobos for several hours post landing. Owing to low gravitational forces, small bodies exhibit an inadequate restoring force, which can result in overturning and rebounding of the spacecraft; moreover, the gravitational forces on Martian moons are several tens of times greater than that on other small bodies, such as Ryugu and Itokawa, necessitating a consideration of the impact acceleration during landing. In this study, a distinctive model was constructed based on low-gravity experimental results, with the capacity to replicate the flexibility of the spacecraft structure, tank sloshing, shock absorption, and interaction with the surface layer. Subsequently, we confirmed the unique behaviors of the spacecraft during its landing simulation on authentic terrain, and candidate landing areas were evaluated based on nine safety criteria. This evaluation process entailed the identification of safe landing areas, yielding a 20% reduction in the number of safe landing sites compared with that based exclusively on terrain.

  • Slope-aware Adaptive Gaussian Process Sampling for Robotic Information Gathering on Rough Terrain

    Tazaki M., Ishigami G.

    2026 IEEE SICE International Symposium on System Integration Sii 2026    1619 - 1625 2026年

    　概要を見る

    Wheeled robots are increasingly utilized for environmental exploration and data collection in environments inaccessible to humans, such as the lunar surface. While adaptive sampling methods like the Upper Confidence Bound (UCB) can balance the trade-off between exploration and measurement data exploitation to model Regions of Interest (ROI), they do not explicitly incorporate robot traversability into the trade-off. Consequently, when faced with multiple scientifically promising locations, the UCB may select paths for the robot that are costly in terms of travel time, leading to time-inefficient surveys, particularly in sloped terrain. To address this limitation, we propose the Slope-aware Upper Confidence Bound (SaUCB), a novel acquisition function that integrates a traversability score based on terrain slope directly into the decision-making process. This allows the robot to explicitly balance exploration, exploitation, and traversal time. Through an extensive simulation study in realistic geological features of lunar terrain models, we demonstrate that the proposed approach generates significantly more time-efficient survey paths. Our method also demonstrates an improved trade-off between investigation time and modeling accuracy within the ROI compared to conventional approaches.

  • Maneuverability Ellipsoid for Analyzing Sampling Space of Model Predictive Path-Integral Control for 4WIDS Robot Navigation

    Ueda R., Ishigami G.

    2026 IEEE SICE International Symposium on System Integration Sii 2026    545 - 552 2026年

    　概要を見る

    Four-wheel independent drive and steering (4WIDS) robot possesses high maneuverability, with exploiting its stemming 8-DoF (Degrees of Freedom) control inputs, for navigation itself in complex, obstacle-rich environments. In such scenarios, Model Predictive Path Integral (MPPI) control, a sampling-based approach to model predictive control, has emerged as a powerful technique. While MPPI can effectively handle nonlinear dynamics and non-differentiable cost functions, it confronts the fundamental challenge of curse of dimensionality, where the number of required samples grows exponentially with the dimension of the control space. Although dimensionality reduction of the control space is a known countermeasure for suppressing the computational burden of MPPI, a systematic analysis for rationally designing the reduced space remains as an open issue. This research therefore addresses this issue by first proposing a novel metric, Maneuverability Ellipsoid of the 4WIDS, to quantify the robot's maneuvering capability with regard to the multiple DoFs of the robot control inputs. Based on this ellipsoid, we numerically analyze a sampling method for selecting variables that contribute higher maneuverability in the MPPI framework. The robot maneuverability index is also proposed that is quantified by the size and shape of the manipulability ellipsoid. Through simulations, we demonstrate that this index significantly correlates with the success rate of robot navigation.

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

  • 宇宙開発の潮流と月面建設への将来展望

    石上玄也

    月刊「建設」  2024年01月

    記事・総説・解説・論説等（その他）, 単著, 筆頭著者, 最終著者, 責任著者

  • Publisher Correction: Granular flow experiment using artificial gravity generator at International Space Station (npj Microgravity, (2023), 9, 1, (61), 10.1038/s41526-023-00308-w)

    Ozaki S., Ishigami G., Otsuki M., Miyamoto H., Wada K., Watanabe Y., Nishino T., Kojima H., Soda K., Nakao Y., Sutoh M., Maeda T., Kobayashi T.

    npj Microgravity （npj Microgravity）  9 （ 1 ）  2023年12月

    責任著者

    　概要を見る

    The updated Table 1 with a comment indicating that micrographs #05 and #08 at the bottom of the images should be replaced. However, in the response to author query 4, Micrographs #4 and #8 were changed in Table 1. While processing the suggested changes based on the eProofing comments, the correction team updated the existing table figures and replaced image #05 with the micrograph of image #08 and image #08 with the micrograph of image #04 in the revised table. As a result, the changes got reverted and images were incorrect and duplicated.

  • 火星探査ローバの電源システムに関するフィージビリティスタディ

    石上玄也

    日本ロボット学会誌 39 （ 6 ） 504 - 509 2021年07月

    記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 単著, 筆頭著者

  • Preface

    Ishigami G., Yoshida K.

    Springer Proceedings in Advanced Robotics 16   vii - viii 2021年

    ISSN  25111256

  • Special issue on Advanced Construction Robot System

    Ohno K., Osumi H., Ishigami G., Nagatani K.

    Advanced Robotics （Advanced Robotics）  35 （ 23 ） 1375 2021年

    ISSN  01691864

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

  • DEM-Based Analysis and Optimization of Excavation Bucket Drum for In-Situ Resource Utilization

    Tomoyasu Nakano, Takuya Omura and Genya Ishigami

    [国際会議]  21st International and 12th Asia-Pacific Regional Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems, 

    2024年10月
    , 

    口頭発表（一般）

  • Granular Flow in Reduced Gravity: Analysis and Insights from Centrifuge Experiments at the International Space Station

    Takuya Omura and Genya Ishigami

    [国際会議]  21st International and 12th Asia-Pacific Regional Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems, 

    2024年10月
    , 

    口頭発表（一般）

  • Accurate Rover Mobility Analysis Using HILS-DRFT with Real-Time Parameter Tuning Approach

    Takahiro Fuke, Sora Ishikawa and Genya Ishigami

    [国際会議]  21st International and 12th Asia-Pacific Regional Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems, 

    2024年10月
    , 

    口頭発表（一般）

  • Bidirectional Informed RRT* を用いた UAV とUGV の同時経路計画および合流地点決定手法の構築

    田﨑未康，石上玄也

    [国内会議]  第42回日本ロボット学会学術講演会 （大阪工業大学） , 

    2024年09月
    , 

    口頭発表（一般）

  • Modeling, Analysis, and Control of Robotic Mobility in Rough Terrain: Insights from Decades of Terramechanics Research

    Genya Ishigami

    [国際会議]  MaGIC2024: Machine-Ground Interaction Consortium, 

    2024年09月
    , 

    口頭発表（基調）

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • 三次元組織の高度成熟化を自律的に達成する知能化培養システム基盤の創出

    2023年04月
    -
    2026年03月

    科学研究費助成事業, 尾上 弘晃, 石上 玄也, 舟橋 啓, 三浦 重徳, 遠山 周吾, 倉科 佑太, 基盤研究(A), 未設定

    　研究概要を見る

    本研究は筋組織のin vitro 3次元組織形成において「人の介在と思い込み」を排除し，生命科学実験を自動的・自律的に実行可能とする「知能化培養システム」を構築する．この培養システムは，3次元組織培養・力学刺激・蛍光観察が可能な培養モジュールを複数並列して順次的に培養することで，「観察」「計画」「行動」「発見」という科学者の研究サイクルをアルゴリズムとシステムインテグレーション技術により自律的に行い，生命科学の重要な課題である組織成熟化と力学刺激の関連性の解明を目指す．さらに本技術をヒトiPS由来心筋組織に適用することで高度に成熟化したin vitro心筋組織を構築し，医療応用展開を探索する．

  • 月面着陸拠点の構築に関する研究開発

    2021年02月
    -
    2024年03月

    国立研究開発法人科学技術振興機構, ムーンショット型研究開発制度「多様な環境に適応する協調型ＡＩと群ロボットによるインフラ建設の革新」, 研究代表者

  • 土砂のマクロ的性質のリアルタイム推定に基づく油圧ショベルの自動掘削動作の実現

    2020年04月
    -
    2023年03月

    東京大学, 科学研究費助成事業, 永谷 圭司、濱崎 峻資, 谷島 諒丞, 石上 玄也, 基盤研究(B), 未設定

    　研究概要を見る

    土木建設業では，熟練工不足の解消ならびに労働環境の改善を行うため，完全自動土木工事の実現が期待されている．これを実現するためには，油圧ショベルが自動で土を掘ることが必須であるが，対象となる土砂が変形するために大変困難である．そこで，本研究では，土砂のマクロ的性質を考慮した油圧ショベルの自動掘削動作の実現を目指す．具体的には，掘削中，油圧ショベルに搭載したセンサを用いて，逐次土砂の三次元計測を行う．これにより，土砂の崩れ易さや硬さといったマクロ的指標を推定する．この指標と土砂形状を用いて動作の再計画を行い，掘削を継続する．本研究では，実油圧ショベルを用いて，この一連の自動掘削動作の実現を目指す．

  • 地下凍土融解地域の地質・微生物調査及び機械学習に基づく火星水環境の理解

    2020年04月
    -
    2023年03月

    東京工業大学, 科学研究費助成事業, 関根 康人、GUTTENBERG NICHOLAS・RYAN, McGlynn Shawn・E., 庄司 大悟, 福士 圭介, 石上 玄也, 基盤研究(A), 未設定

    　研究概要を見る

    火星には現在、液体の水が存在するのか。いつどこに出現し、そこに生命はいるのか―この問いに答えることは、惑星科学に留まらず、宇宙生物学や宇宙工学にまたがる課題である。本研究では、この問いに答えるため、地下凍土層の融解により形成されている可能性がある、火星の急斜面に出現消失を繰り返す暗い筋模様（Recurring Slope Lineae, RSL）に着目し、その地球上のアナログ地形の調査を行う。詳細な地質・微生物調査と、無人観測ステーションによる長期観測、機械学習による地形パターン認識により、RSL形成メカニズムの解明、RSL付近の生態系推定、水の活動を伴う火星RSLの探索を行う。

  • 時系列ニューラルネットを用いた軽量土砂モデルの研究

    2019年04月
    -
    2024年03月

    受託研究,  研究代表者

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Works 【 表示 ／ 非表示 】

  • 宇宙開発の潮流と月面建設への将来展望 (月刊「建設」，一般社団法人全日本建設技術協会)

    2024年01月
    , 

    その他

  • 技術展望－識者に聞く・宇宙開発／宇宙建設革新会議委員長・石上玄也氏 (日刊建設工業新聞)

    2023年11月
    , 

    その他

  • 月面整備ロボお披露目　JAXAなど「着陸地」建設を想定 (日本経済新聞，NHK，共同通信，下野新聞SOON，日テレ，河北新報，FNNプライムオンライン，読売新聞オンライン，時事ドットコム，毎日新聞，ABEMATIMES，テレビ朝日，東京新聞)

    2023年07月
    , 

    その他

  • 現実味帯びる「月面基地建設」　ゼネコンの研究開発、活発化 (時事通信)

    2023年06月
    , 

    その他

  • 月面での建設目指し国交省が支援　企業や大学の事業本格化 (産経新聞)

    2023年05月
    , 

    その他

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受賞 【 表示 ／ 非表示 】

  • 日本機械学会 関東支部 神奈川ブロック30周年記念特別貢献賞

    石上玄也, 2023年11月, 日本機械学会 関東支部 神奈川ブロック

    受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • CYBATHLON 2020 Global Edition 3rd place (Powered wheelchair Race)

    FORTISSISSIMO (Team Lead, Genya Ishigami), 2020年11月

    受賞区分： その他

  • Söhne-Hata-Jurecka Award for Young Engineers/Scientists

    Genya Ishigami, 2020年08月, International Society for Terrain-Vehicle Systems

    受賞区分： 国内外の国際的学術賞

  • CYBATHLON Wheelchair Series Japan 2019 3rd place

    FORTISSISSIMO (Team Lead, Genya Ishigami), 2019年05月

    受賞区分： その他

  • Asia-Pacific ISTVS Conference 2018 Best Papers Award

    Ryota Matsumura, Genya Ishigami, 2018年07月, International Society for Terrain-Vehicle Systems, Experimental Analysis of Camber Angle Effect on Slope Traversability of Wheeled Mobile Robot

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • 総合デザイン工学課題研究

    2026年度

  • 総合デザイン工学特別研究第２

    2026年度

  • 総合デザイン工学博士研究

    2026年度

  • 機械力学

    2026年度

  • 総合デザイン工学修士研究２

    2026年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • 機械工学総合実験

    慶應義塾

    2019年04月
    -
    継続中
    , 

    春学期, 実習・実験

  • デザイン科学特別講義

    慶應義塾

    2018年04月
    -
    2019年03月
    , 

    春学期, 講義

  • 宇宙探査工学

    慶應義塾

    2015年04月
    -
    継続中
    , 

    秋学期, 講義

  • デザイン科学

    慶應義塾

    2015年04月
    -
    2018年03月
    , 

    春学期

  • 理工学基礎実験

    慶應義塾

    2015年04月
    -
    2016年03月
    , 

    春学期

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

  • 計測自動制御学会, 

    2017年04月
    -
    継続中

  • 日本機械学会, 

    2011年04月
    -
    継続中

  • 日本ロボット学会, 

    2006年06月
    -
    継続中

  • IEEE, 

    2005年04月
    -
    継続中

  • 日本航空宇宙学会, 

    2003年04月
    -
    継続中
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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2023年10月
    -
    継続中

    General Co-Chair, IEEE/RAS International Conference on Space Robotics

  • 2023年05月
    -
    継続中

    第11期宇宙工学委員会 委員, 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所

  • 2023年04月
    -
    継続中

    宇宙建設革新会議 議長, 国土交通省　

  • 2023年01月
    -
    継続中

    Associate Editor, International Journal of Robotics Research

  • 2021年06月
    -
    2023年05月

    Editor , Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology

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