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

准教授

メールアドレス

メールアドレス

HP

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

    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

    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

  • 2017年04月
    -
    継続中

    慶應義塾大学, 理工学部 機械工学科, 准教授

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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, 修士

  • 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

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

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 機械力学・制御

  • 知能機械学・機械システム (Intelligent Mechanics/Mechanical System)

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • テラメカニクス

  • フィールドロボティクス

  • ロボティクス

  • 月・惑星探査

  • 自律移動システム

 

著書 【 表示 / 非表示

  • Springer Handbook of Robotics, 2nd edition

    Keiji Nagatani, Genya Ishigami, Yoshito Okada, Springer, 2015年

    担当範囲: Chapter 50: Modelling and Control of Robots on Rough Terrain

  • The International Handbook of Space Technology: Chapter 19 Space Robotics

    Kazuya Yoshida, Dragomir Nenchev, Genya Ishigami, Yuichi Tsumaki, Springer, 2014年03月

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    宇宙技術に関して編纂された同ハンドブックにおいて,宇宙ロボットに関する最新動向,技術開発および学術的アプローチについて記している.

論文 【 表示 / 非表示

  • Vision-based measurement of spatio-temporal deformation of excavated soil for the estimation of bucket resistive force

    Tsuchiya K., Ishigami G.

    Journal of Terramechanics (Journal of Terramechanics)  2020年

    ISSN  00224898

     概要を見る

    © 2020 ISTVS This paper reports a vision-based technique of measuring the spatio-temporal deformation of excavated soil for estimating the bucket resistive force. The proposed measurement technique uses two depth cameras to determine three-dimensional soil-surface displacement. The technique consists of the following two processes: the first is related to image correlation between the two cameras, and the second involves data filtering and smoothing for generating soil deformation as a continuously curved surface. The proposed technique delivers measurement accuracy to the nearest centimeter. Typical experimental results of the three-dimensional measurement of soil deformation using the proposed technique are presented in the paper. Further, this study updates an interaction model for the resistive-force estimation while a bucket excavates soil. The model introduces a correction variable that changes with the bucket wrist angle by exploiting the experimental measurement of soil deformation. The model estimates the resistive force with an error of less than one quarter of the maximum force. These updates also exhibit the effectiveness of the proposed technique.

  • Routing Problem of Multiple Mobile Robots with Human Workers for Pickup and Dispatch Tasks in Warehouse

    Ono Y., Ishigami G.

    Proceedings of the 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration, SII 2019 (Proceedings of the 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration, SII 2019)     176 - 181 2019年04月

    ISSN  9781538636152

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    © 2019 IEEE. This paper presents a routing problem of multiple mobile robots collaborating with human workers in a ware-house. In a scenario considered in this paper, the warehouse stores several different of heavy items on multiple stock locations. The human worker pick items up from corresponding stock location, puts them on one of the mobile robot carriers, and then visits another stock location. The multiple mobile robots deployed in the warehouse visit stock locations by following specified routes, carry several items for the worker, and deliver them to a dispatch area in the warehouse. Here, an appropriate number of robots, the maximum speed of each robot, and the load capacity of each robot should be quantitatively analyzed while the routing problem of the multiple robots with the human worker in the warehouse is considered. The research in this paper develops a simulation framework in which the worker and the robots cooperatively performs the pickup and dispatch tasks. An algorithm of the routing problem in the framework is addressed based on the Mixed-integer linear programming, which calculates the order of the picking points for each robot. Simulation studies for an actual warehouse are performed with different conditions between the number of robots, speed, and load capacity. The simulation framework calculates a task time which indicates how long the robots and worker need to complete one shipping list. The task time also quantitatively indicate how large the multiple robots reduce the work load of the human worker.

  • Dual-arm construction robot with remote-control function

    Yoshinada H., Kurashiki K., Kondo D., Nagatani K., Kiribayashi S., Fuchida M., Tanaka M., Yamashita A., Asama H., Shibata T., Okutomi M., Sasaki Y., Yokokohji Y., Konyo M., Nagano H., Kanehiro F., Sugihara T., Ishigami G., Ozaki S., Suzumori K., Ide T., Yamamoto A., Hioki K., Oomichi T., Ashizawa S., Tadakuma K., Takamori T., Kimura T., Murphy R., Tadokoro S.

    Springer Tracts in Advanced Robotics (Springer Tracts in Advanced Robotics)  128   195 - 264 2019年

    共著, 査読無し,  ISSN  16107438

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    © Springer Nature Switzerland AG 2019. In disaster areas, operating heavy construction equipment remotely and autonomously is necessary, but conventional remote-controlled heavy equipment has problems such as insufficient operability, limited mobility on slopes and stairs, and low work efficiency because of difficult remote control. As part of the ImPACT-TRC Program, a group of Japanese researchers attempts to solve these problems by developing a construction robot for disaster relief tasks with a new mechanism and new control methods. This chapter presents the overview of construction robot and the details of main elemental technologies making up the robot. Section 5.1 describes the basic configuration of the robot and the teleoperation system. Section 5.2 is a tether powered drone which provides extra visual information. Sections 5.4 and 5.3 are force and tactile feedback for skillful teleoperation. Section 5.5 is visual information feedback which consists of an arbitrary viewpoint visualization system and a visible and LWIR camera system to observe surrounding of the robot in a dark night scene and/or a very foggy scene. These functions can dramatically increase construction equipment’s capacity to deal with large-scale disasters and accidents.

  • Simulator for disaster response robotics

    Kanehiro F., Nakaoka S., Sugihara T., Wakisaka N., Ishigami G., Ozaki S., Tadokoro S.

    Springer Tracts in Advanced Robotics (Springer Tracts in Advanced Robotics)  128   453 - 477 2019年

    共著, 査読無し,  ISSN  16107438

     概要を見る

    © Springer Nature Switzerland AG 2019. This chapter presents a simulator for disaster response robots based on the Choreonoid framework. Two physics engines and a graphics engine were developed and integrated into the framework. One physics engine enables robust contact-force computation among rigid bodies based on volumetric intersection and a relaxed constraint, whereas the other enables accurate and computationally efficient computation of machine–terrain interaction mechanics based on macro and microscopic approaches. The graphics engine allows simulating natural phenomena, such as rain, fire, and smoke, based on a particle system to resemble tough scenarios at disaster sites. In addition, wide-angle vision sensors, such as omnidirectional cameras and LIDAR sensors, can be simulated using multiple rendering screens. Overall, the simulator provides a tool for the efficient and safe development of disaster response robots.

  • 機械と土壌の相互力学におけるマクロ・ミクロアプローチに基づいた掘削モデリングと建設ロボットの動作検証シミュレーション

    石上 玄也, 土屋 健司, 鈴木 裕敬, 葛島 幸太, 尾崎 伸吾

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 (一般社団法人 日本機械学会)  2019 ( 0 ) 2P1 - D08 2019年

     概要を見る

    <p>This paper presents our three-year research project devoted to a development of a high-fidelity dynamic simulator for a robotic construction machine. The research has mainly focused on a machine-terrain interaction mechanics which is highly related to dynamics of the construction robot. We have exploited macro/micro-based approaches in order to deal with the interaction mechanics. The macro-based approach calculates the contact forces with less computational burden while the micro-based one precisely solves the dynamic behavior of the interaction. These two approaches have been experimentally validated and used for analyses of a bucket and a multi-fingered hand. The dynamic simulator developed in our work has been used for a preliminary verification of tasks required for the construction machine.</p>

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • 粒子画像計測法を用いた機械と土壌の相互力学現象の解明

    石上 玄也

    日本機械学会誌 (日本機械学会誌)  Vol. 117 ( No. 1147 )  2014年06月

    総説・解説(学術雑誌)

  • NASA火星ローバ・キュリオシティ

    石上 玄也

    日本機械学会宇宙工学部門ニュースレター (日本機械学会)   2013年02月

    総説・解説(その他)

  • ローバによる火星地質調査計画

    並木則行,小松吾郎,臼井寛裕,杉田精司,宮本英昭,久保田孝,石上玄也,出村裕英,岡田達明,三浦弥生,長勇一郎,後藤和久,千秋博紀,和田浩二,石橋高,荒井朋子,小林正規,大野宗祐

    地質学雑誌 118 ( 10 ) 606 - 617 2012年10月

    総説・解説(学術雑誌), 共著

研究発表 【 表示 / 非表示

  • Routing Problem of Multiple Mobile Robots with Human Workers for Pickup and Dispatch Tasks in Warehouse

    Yoko Ono, Genya Ishigami

    Proceedings of the 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration, 2019年01月, 口頭(基調)

  • Experimental Analysis of Bucket-soil Interaction Mechanics using Sensor-embedded Bucket Test Apparatus

    Kenji Tsuchiya, Genya Ishigami

    Proceedings of the Joint 10th Asia-Pacific Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems (New Miyako Hotel, Kyoto, Japan) , 2018年07月, 口頭(一般)

  • Development of In-track Sensor System for Three Dimensional Measurement of Pressure Distribution on Loose Soil

    Satoshi Ishibashi, Genya Ishigami

    Proceedings of the Joint 10th Asia-Pacific Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems (New Miyako Hotel, Kyoto, Japan) , 2018年07月, 口頭(一般)

  • Experimental Analysis of Camber Angle Effect on Slope Traversability of Wheeled Mobile Robot

    Ryota Matsumura, Genya Ishigami

    Proceedings of the Joint 10th Asia-Pacific Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems (New Miyako Hotel, Kyoto, Japan) , 2018年07月, 口頭(一般)

  • Strategic Deployment and Rerouting Methods for Wide-range Surface Exploration using Multiple Rovers

    Reina Nakanishi, Genya Ishigami

    Proceedings of the 14th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-SAIRAS 2018) (Ayre Gran Hotel Colon, Madrid, Spain) , 2018年06月, 口頭(一般)

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競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • センシング対応型の自律多機能ロボットによる農作物の生長シミュレーションモデル手法の確立

    2018年07月
    -
    2019年03月

    農林水産省, 農業界と経済界の連携による生産性向上モデル農業確立実証事業

  • 多角的な接触力学情報を統合したフィールドロボット動力学シミュレータの創出

    2018年04月
    -
    2021年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費補助金(基盤研究(B)), 石上 玄也, 基盤研究(B), 補助金,  代表

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    本研究課題初年度(2018年度)の主な実施内容および成果をまとめる.
    センサ搭載型車輪の拡張:これまで研究代表者のグループにおいて開発していたセンサ搭載型車輪をベースとして,車輪全周に圧力センサを配置したセンサ車輪,および内部にカメラと搭載したセンサ車輪をそれぞれ開発した.これらの車輪によって,車輪回転に伴った連続的なデータ取得が可能となり,2019年度以降に開発されるハードウェアとシミュレータ間のデータ連携の時間連続性を実現することができる.
    地形形状取得システムの開発:従来から本グループにおいてはPIV(Particle Image Velocimetry,粒子画像流速測定法)を用いて,車輪下部での地形の変形を測定していたが,同手法に加え,車輪後方部に搭載したデプスカメラ,上述のカメラ内蔵車輪をそれぞれ用いることによって,砂地上を走行する車輪周囲に発生する地形の変形を捉えるシステムを開発した.このシステムにより計測されるデータもシミュレータへのデータ連携として活用していく.
    シミュレータ環境の構築:当初,次年度に実施予定としていたが,予算および入手性の観点から2018年度にシミュレーションソフトウェアの導入をおこなった.同ソフトウェア上において,フィールドロボット(車輪型移動ロボットおよび着陸システム)のシミュレーション環境を構築するとともに,2019年度以降必要となるハードウェアとの連携について検討をおこなった.また,同ソフトウェアを開発している国外企業の技術者ならびに接触モデルを構築した研究者との技術交流セミナを実施し,本研究の発展を見越し海外大学との連携を視野に入れた議論をおこなった.
    当初予定としていたシミュレータ導入を1年早めることにより,本研究課題の基盤となるシミュレーションソフトウェア上でのロボットのモデル化,接触力学の概要,動力学計算の実施に取り組み,2年目以降のハードウェア連携が円滑になると考える.一方,ハードウェア(実験装置)制御系をMATLAB/Simulinkによって構築する予定であったが,この開発に若干の遅延が見られるため,全体の進捗として上記の区分にて自己評価する.
    2019年度の推進方策を下記にまとめる.
    シミュレータ環境の開発においては,動力学ソルバの安定性,多様なモデルへの対応方法,ならびにハードウェアとの連携方法について開発を進めるとともに,実験装置から計測される接触情報の取得ライブラリの作成をおこなう.また,当初の研究計画にはなかったが,実験装置では多様な接触物体(例:不整地地面の種類を変更するなど)を扱えないため,仮想的な実験装置として,接触物体の変形を精緻に表現できる離散化要素法シミュレータの導入も行う予定である.さらに2019年度後半期および2020年度では,HILSにおいてよく知られた問題であるハードウェアとの正確な時間同期問題,シミュレーションの安定化問題について取り組み,ハードとソフトの統合化に着手する.

  • 農業用を中心とした自律多機能型ロボットの要求仕様検討、及び実フィールドにおける適用・検証

    2017年08月
    -
    継続中

    石上玄也, 受託研究,  代表

  • 多機能型ロボットによるミドルクラス向けスマート農業の創発とコンソーシアム形成

    2017年04月
    -
    2018年03月

    慶應義塾先端科学技術研究センター指定研究プロジェクト 次世代先端分野探索研究, 補助金,  分担

  • 固体天体地下探査用ミュオグラフィを搭載した移動ロボットの開発と実証的研究

    2017年04月
    -
    2020年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費補助金(基盤研究(B)), 宮本 英昭, 石上 玄也, 田中 宏幸, 尾崎 正伸, 日野 英逸, 基盤研究(B), 補助金,  分担

     研究概要を見る

    太陽系固体天体探査において、浅部地下構造は今後極めて重要な探査対象となる。地下構造の理解には密度構造の把握が決定的に重要であるため、これを直接的に計測できるミュオグラフィ技術は惑星探査にとって魅力的である。そこで既に実用化されている高速大型のミュオグラフィ装置の超小型化となるプラスチックシンチレーターをPMT (Photomultiplier Tube)と組み合わせたタイプのものと、核医学イメージング技術を応用したプラスチックシンチレーターとMPPC (Multi-Pixel Photon Counter) を組み合わせたタイプの、2種類の原理検証機を作成した。
    <BR>
    前者はディテクター自体は5.2cm x 5.2cm x 6.5cmとミュオグラフィ装置としては極めて小型化されているが、装置全体としては新規で作成した小型高圧電源装置とオシロスコープを組み合わせる必要がある。後者は64チャンネルのSiPMを用いてdynamic Time-Over-Threshold (dTOT)ボードを利用してdata-acquisition DAQボードで読み出すというもので、ディテクターの大きさが約2.6cm x 2.6cm x 3.1cmであることもあり省電力かつ小型化に成功している。
    <BR>
    前者の検出装置は2台製作し、それぞれの向きや距離を変え、さらに低エネルギーの粒子による誤検出を排除するために鉛板を利用した。その結果、既に知られている地上での鉛直ミュオン強度などと比較しても調和的な検出効率を達成できていることが確認され、原理実証機の作成としての目的は達せられた。なおシンチレーターは指向性を出すために細長い形状のものを用いているが、シンチレーターの形状で指向性を出したものは今回作成したミュオグラフィ装置が世界で初めてのものとなった。
    超小型ミュオグラフィ装置の原理実証機を作成し、屋内でのミュオン検出に成功したことから、ある程度の計測を行える目途がたった。一方で小型化による問題点が、単に積分時間の増大のみであると当初は考えていたが、数値計算により解像度の意味では遥かに複雑な問題を含むことがわかってきた。
    現状の原理実証装置ではオシロスコープでトリガーごとにデータの書き込みを行っており、このデータ量と消費電力により屋外での運用が困難となっているため、小型検出器の読み出し回路について検討を行い、同時に開発を進めている小型ローバへ搭載し屋外での実証試験を行う。また火星での応用を目指し、火星における放射線環境を数値シミュレーションなどを通じて把握する。

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Works 【 表示 / 非表示

  • 大学発「月・惑星探査ロボット」を実現する (Fole, みずほ総合研究所株式会社)

    2018年07月
    -
    継続中

    その他, 単独

  • NHK BSプレミアム「コズミックフロント☆NEXT 」

    2017年12月
    -
    継続中

    その他

  • 農業ロボ開発で共同体 (日刊工業新聞 11/10 朝刊1面)

    2017年11月
    -
    継続中

    その他

  • 宇宙向けAIロボ活用 慶大と連携 品質管理も視野 (日刊工業新聞 8/8 朝刊6面)

    2017年08月
    -
    継続中

    その他

  • 未来の起源 TBS

    2017年02月
    -
    継続中

    その他

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受賞 【 表示 / 非表示

  • Asia-Pacific ISTVS Conference 2018 Best Papers Award

    Kenji Tsuchiya, Genya Ishigami, 2018年07月, International Society for Terrain-Vehicle Systems, Experimental Analysis of Bucket-soil Interaction Mechanics using Sensor-embedded Bucket Test Apparatus

  • 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

  • 日本機械学会91期機械力学・計測制御部門一般表彰 (オーディエンス表彰)

    石上 玄也, 2014年08月, 不確定性解析を応用した砂地走行に最適な車輪パラメータの導出手法

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 指導学生の受賞:日本機械学会関東支部第53回学生員卒業研究発表講演会 Best Presentation Award

    白井孝幸,石上玄也, 2014年03月, 砂地移動型ロボットの走行特性を計測するIn-Wheel Sensor の開発

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 指導学生の受賞:日本機械学会関東支部第53回学生員卒業研究発表講演会 Best Presentation Award

    森大輝,石上玄也, 2014年03月, 土壌サンプリングツールの接触力学モデルの構築

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

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担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • デザイン科学特別講義

    2020年度

  • 宇宙探査工学

    2020年度

  • ロボティクス・メカトロニクス

    2020年度

  • 機械工学総合実験

    2020年度

  • 機械力学の基礎

    2020年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 / 非表示

  • 機械工学実験

    慶應義塾, 2018年度, 春学期, 専門科目, 実習・実験

  • 宇宙探査工学

    慶應義塾, 2018年度, 秋学期, 専門科目, 講義

  • ロボティクス・メカトロニクス

    慶應義塾, 2018年度, 秋学期, 専門科目, 講義

  • デザイン科学特別講義

    慶應義塾, 2018年度, 春学期, 専門科目, 講義

  • プロダクションエンジニアリング

    慶應義塾, 2018年度, 春学期, 専門科目, 実習・実験

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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

委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2018年01月
    -
    継続中

    General Co-chair, 12th Conference on Field and Service Robotics (FSR2019)

  • 2017年09月
    -
    2017年12月

    International Program Committee, 2017 IEEE/SICE International Symposium on System Integration

  • 2017年03月
    -
    継続中

    広報委員, 計測自動制御学会 SI部門

  • 2017年03月
    -
    継続中

    フィールドロボティクス部会 副主査, 計測自動制御学会 SI部門

  • 2017年03月
    -
    継続中

    International Program Committee, 11th Conference on Field and Service Robotics (FSR2017)

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