慶應義塾研究者情報データベース

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2012年04月

  -

  2014年03月

  日本学術振興会, 特別研究員（DC1）

• 2014年04月

  -

  2015年03月

  横浜国立大学大学院工学研究院, 研究教員

• 2015年04月

  -

  2018年03月

  慶應義塾大学 理工学部 システムデザイン工学科, 助教

• 2018年04月

  -

  2022年03月

  慶應義塾大学 理工学部 システムデザイン工学科, 専任講師

• 2019年10月

  -

  2021年04月

  マサチューセッツ工科大学 機械工学科, 客員研究員

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2006年04月

  -

  2010年03月

  慶應義塾大学, 理工学部, システムデザイン工学科

  大学, 卒業

• 2010年04月

  -

  2012年03月

  慶應義塾大学大学院, 理工学研究科, 総合デザイン工学専攻

  大学院, 修了, 修士

• 2012年04月

  -

  2014年03月

  慶應義塾大学大学院, 理工学研究科, 総合デザイン工学専攻

  大学院, 修了, 博士

学位 【 表示 ／ 非表示 】

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• 博士（工学）, 慶應義塾大学, 課程, 2014年03月

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

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• ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 電力工学

• ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 制御、システム工学

• ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 電子デバイス、電子機器

研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

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• ロボット工学

• 制御工学

著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• Force/Tactile Sensation for Contact Task

  Ohnishi K., Nozaki T., Saito Y., Asai H., Kitamura T., Emotional Engineering: Vol.10: Emotional Engineering as a Culture for 22nd Century Civilisation, 2025年01月

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  The sensation of the contact is indispensable for the contact task. In this chapter, the instantaneous value of the force/tactile sensation is defined and quantified as the ratio of the force and the velocity. The absolute value is also defined by the rms value with the definition of the time window. This value is extended to the frequency domain with the four parameters, which are also the admittance of the contact object. The operating point of the contact task in the force–velocity plane should be the crossing point of the characteristics of the actuation and the mechanical load. This is the same as the coincidence of the force/tactile sensation with the admittance of the contact object. Since the admittance of the contact object is varied according to the motion, such a coincidence should be maintained by the feedback mechanism. As a result, the feedforward system to define the mission of the contact and the feedback system for the matching the admittance is the essential structure of the contact task. That is shown by the figures and the experimental results.

  • Access to Document (DOI)

論文 【 表示 ／ 非表示 】

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• Thrust Control with Switching in Electrodynamic Propulsion Systems with Corona Discharge

  Yashita S., Katagiri H., Kitamura T., Nozaki T.

  2025 IEEE International Conference on Mechatronics, ICM 2025 2025年

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  Electroaerodynamics (EAD) is one phenomenon that manipulates gas with high voltage. Corona discharge is a typical example and is known to produce thrust quietly without moving parts. Therefore, it is expected to be utilized in various ways, such as a thrust source of drones. As thrust with corona discharge depends on the applied voltage, it is necessary to manipulate the applied voltage for thrust control. However, large-scale systems require several tens of kV, and there is little adequate research on these systems. Thus, an adequate switching method is essential, and it is also crucial to elucidate the effect of switching on thrust. Hence, this study conducted thrust control with corona discharge and analyzed the influence of switching on thrust. Specifically, a resistor is connected in series to the electrode, and a switching element is connected in parallel with the resistor. The proposed method stabilizes and limits the voltage applied to the switching element and effectively controls the thrust and the voltage applied to the electrode. Two experiments were conducted to reveal the electrical characteristics of the electrode in corona discharge and confirm the effectiveness of the proposal. The first experiment showed the potential of switching for the electrode with corona discharge on the collector side. Moreover, the second experiment demonstrated that the proposed switching method worked properly, and thrust can be controlled by changing the duty ratio of switching. The achievements of this study are expected to control levitation systems EAD, such as corona discharge, and realize stable control.

  • Access to Document (DOI)

• Positioning Control for Voice Coil Motor Using Unbalanced Multilevel Inverter Topology

  Takei G., Obara H., Haneda R., Nozaki T.

  2025 IEEE International Conference on Mechatronics, ICM 2025 2025年

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  This article proposes a new multi-level inverter (MLI) based on flying capacitor inverter (FCI), with focused on high-precision positioning control for a voice coil motor (VCM). Multi-level inverters (MLIs) have the characteristic that increasing the number of output voltage levels reduces the output voltage error. However, as the number of levels increases, the number of circuit elements increases, and the circuit becomes more complex. In addition, the output voltage amplitude for each level is constant in conventional inverters. As a result, such as high-precision positioning control of VCM, designing an appropriate inverter for a reference wave that contains a large amount of low-voltage components increases the number of circuit elements. Therefore, this paper proposes a MLI with two unbalanced dc-input voltages, referred to as unbalanced MLIs (UMLIs) hereinafter. This topology uses two different dc-input voltages, and it is possible to reduce the output voltage level in extremely low-voltage range compared to other voltage levels. Simulation results when the high-precision positioning control of the VCM confirm that the proposed UMLIs improves the control performance compared to the conventional FCIs with equal number of output voltage levels and uniform level widths.

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• Control Stiffness-Based Motion Reproduction for Environmental Impedance Variation

  Takakura A., Nozaki T.

  2025 IEEE International Conference on Mechatronics, ICM 2025 2025年

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  Motion generation technology contributes to the automation of the robots, especially in the industrial field. Imitation learning and motion reproduction system (MRS) are one of the motion generation methods that widely applied. However, machine learning-based methods require a large amount of data and are weak against extrapolation. Although MRS has merit in terms of the data number, it is weak regarding environmental variation. In particular, the environmental impedance variation have occurred, both position and force tracking are impossible. As several conventional studies have been done to reduce only position or force tracking errors, they can not adapt force or position priority tasks, respectively. Therefore, this paper proposes a novel compensation law based on designed control stiffness using the hybrid angle. The validity of this proposal is confirmed by simulation. This paper contributes to the MRS expansion of the environmental impedance variation with consideration of the task's priority physical value.

  • Access to Document (DOI)

• Investigation of Relationship between Electrode Integration Method and Force-to-Volume Ratio in Force Generation System Using Corona Discharge

  Katagiri H., Yashita S., Kitamura T., Nozaki T.

  2025 IEEE International Conference on Mechatronics, ICM 2025 2025年

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  A force generation mechanism utilizing corona discharge has the advantages of being lightweight, compact, and having no moving parts. The general structure of an electrode used to generate corona discharge is a wire on the high-voltage side and a flat plate on the ground side. To gain greater force generated by corona discharge, it is necessary to install and integrate a large number of electrodes. However, if a large number of electrodes are integrated, the required volume will increase. Therefore, a method of integrating the electrodes to increase the force-to-volume ratio is needed. Therefore, this paper comprehensively examines the two-dimensional arrangement of electrodes on the ground side and investigates the relationship with the force-to-volume ratio. Specifically, the force-to-volume ratio was investigated when the ground side was made of hollow hexagons, squares, or triangles compared to the wire-plate electrode. Also, since it is known that the force is more significant when needles are used on the high-voltage side rather than wires, the high-voltage side was made into a needle for electrodes with hollow polygons. The experimental results show that the force-to-volume ratios of the needle-hollow polygon electrodes were larger when the applied voltage was low, around 20 kV, and that of the wire-plate electrode was larger when the applied voltage was higher than 30 kV. These results show the relationship between the method of integrating the electrodes and the force-to-volume ratio, which was unknown in corona discharge. They can be used as a reference in the design of actuators.

  • Access to Document (DOI)

• Performance prediction of fully three-dimensional solid-state propulsion systems by eigenvalue problem decomposition

  H Shibata, T Nozaki

  arXiv e-prints, arXiv: 2503.17910 2025年

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 機械的インピーダンスがニューロリハビリテーションに与える影響の解明

  野崎, 貴裕

  福澤諭吉記念慶應義塾学事振興基金事業報告集 （福澤基金運営委員会）  2020年

• 力触覚代替と動作代行を実現する足部装着型小型インターフェースの開発

  野崎, 貴裕

  科学研究費補助金研究成果報告書 2019年

• ありの儘の物をありの儘に見過ごして少しも心に留めざるは馬にも等し

  野崎, 貴裕

  新版 窮理図解 （慶應義塾大学理工学部）   （ 28 ）  2018年10月

• Overlooking the way things are as they are, without being mindful of them, is no different to how horses act

  野崎, 貴裕

  New Kyurizukai （Faculty of Science and Technology, Keio University）   （ 28 ）  2018年10月

• ADL維持回復のための人の内外複合モデルと力制御型生活支援機器(ITR)の開発

  野崎, 貴裕

  科学研究費補助金研究成果報告書 2017年

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

• 触覚フィードバック付き単一細胞手術用ロボットの開発

  2024年06月

  -

  2027年03月

  科学研究費助成事業, 橋川 和信, 野崎 貴裕, 挑戦的研究(萌芽), 未設定

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  細胞やその小器官から情報を得る手段として、単一細胞手術が近年注目されている。しかし、これまでに研究されてきた方法では、人の手で直接複雑な操作を施すことはできない。本研究は、触覚フィードバック付き単一細胞手術用ロボットの開発を目的とし、研究代表者らが培ってきた力触覚伝送技術（リアルハプティクス）による超微小手術用ロボット開発のノウハウをもとに、まずは基礎的知見を得ることを目指す。本研究の遂行により、複雑な細胞手術や新たな細胞手術法の開発への道が開ける。さらに、細胞研究を起点に生命科学全体の体系や方向性を大きく変革させること、およびロボット工学へ再応用することが期待できる。

• 骨質変化検出機構を備えた歯科インプラント用ドリルの開発

  2023年04月

  -

  2027年03月

  科学研究費助成事業, 河奈 裕正, 莇生田 整治, 野崎 貴裕, 基盤研究(C), 未設定

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  歯科インプラント治療は、天然歯への負担が少なく、咀嚼機能や審美性に多くの利点を持つ優れた治療法である。しかし、歯槽骨高の低い上顎臼歯部の埋入においては、上顎洞粘膜損傷の危険性を伴う。そこで本研究では、上顎洞底の皮質骨のみを貫通した時点で上顎洞粘膜の損傷なく停止する新たなサイナスリフトシステムを構築する。目的達成のためA. 切削抵抗とドリル形状・回転速度との関係性解明、B. 切削抵抗測定アルゴリズムの開発、C. 骨質変化検出機構の開発、D. ハンドピース型歯科インプラントドリル機器のハード製作、E. 自動停止制御の実装を実施したのち、F. in vivo 実証実験により、有用性を確認する。

• 電気的特性に基づく再生誘導血小板の品質評価に基づくパーソナル治療薬の開発

  2023年04月

  -

  2026年03月

  科学研究費助成事業, 矢澤 真樹, 森 泰昌, 野崎 貴裕, 長島 隼人, 基盤研究(C), 未設定

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  血小板は核を持たないことから、再生医療材料の分野において、臨床応用面で有利である。皮下脂肪組織由来血小板は、iPS細胞由来血小板より、安全面・費用面で、より臨床応用のハードルが低い素材として注目されている。これまでの成果を元に、われわれはは、いち早く皮下脂肪組織由来血小板を創傷治癒薬として臨床応用するため、治験を前提としており、具体的な治験プロトコールの策定・必要な客観的評価基準の確立・治験で使用する脂肪細胞ソースの確保を進めている。本研究では、特に誘導血小板の製品としての品質保証による安全性を担保する技術開発を行い、第一種再生医療等技術として完成させる。

• 力触覚代替と動作代行を外部刺激としたニューロリハビリテーションシステムの開発

  2020年05月

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  2022年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 野崎 貴裕, 国際共同研究加速基金（国際共同研究強化(A)）, 補助金,  研究代表者

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  世界的な高齢化の進行を背景に、脳/神経の可塑性に着目したニューロリハビリテーションによる身体機能の回復に大きな期待が寄せられている。応募者は基課題により力触覚代替と動作代行を実現可能な義手を開発することに成功し、任意の身体部位の動きと任意の身体部位の知覚とを対応付けることを可能にした。本研究では、これをニューロリハビリテーションの領域へと展開することで、麻痺患者の身体機能の回復を目指す。
  世界的な高齢化の進行を背景に、脳血管障害によって神経症状を患い、長期の後遺症に苦しむ患者の数は増加の一途を辿っている。運動麻痺や感覚障害、言語障害など脳血管障害の後遺症に苦しむ患者は日本国内だけでも300万人以上が存在すると言われており、早急な対応が求められている。こうしたなか、近年の神経科学の成果が新たな突破口を開こうとしている。これまで脳血管障害によって損傷を受けた中枢神経系は回復が困難であると考えられてきた。しかし、脳や神経には外部からの刺激に呼応して、損傷した脳領域の機能を代替する新たな神経回路が生成される性質（＝可塑性）が存在することが明らかとなってきた。1998年になり、米国マサチューセッツ工科大学のHermano Igo Krebs氏らにより、ロボット工学を積極的に取り入れたニューロリハビリテーションとしてRobot-aided neuro-rehabilitationの概念が提唱された。Robot-aided neuro-rehabilitationでは、ロボットマニピュレータに仮想的な剛性、粘性、慣性などの機械特性（＝機械的インピーダンス）を持たせることによって、患者に物理的な負荷を与え、ニューロリハビリテーションにおける運動訓練の効果を促進することが可能となる。本年度では、力入力型のタスクを対象に、Discrete Movement、Rhythmic Movement、Target Transitionの３種類の測定試験を実施し、人間の運動生成原理の解明に取り組んだ。また、距離、角度、力を同時に測定可能な新たな近接覚センサの開発を行った。
  Discrete Movement、Rhythmic Movement、Target Transitionの３種類の測定試験を実施した結果、「人間が発生させ得る力の微分値は十分に大きく、応答速度は視覚情報に起因すること」「人間はわずかに先の動作を予想し、動作の改善を図っていること」「力の微分値に関して重ね合わせの法則が成立すること」等が成立する可能性が示唆された。また、距離、角度、力を同時に測定可能な新たな近接覚センサの開発については、試作機の開発をすでに完了し、国際学術論文誌への投稿を行った。さらに、本センサに関する会議発表を行い、電気学会の本部表彰を受賞するに至った。このように当初の想定を上回る進捗状況である。
  当初義手での活用を目的として基課題において開発に成功した「身体の任意の部位の動作と任意の部位の知覚とを対応付ける力触覚代替と動作代行の技術」をニューロリハビリテーションの分野へと大きく発展させ、神経回路の生成に活用する。Robot-aided neuro-rehabilitationの研究を世界的に牽引し、膨大な量の臨床データと知見を有する米国マサチューセッツ工科大学Hermano Igo Krebs氏との国際共同研究の体制を継続し、研究開発を推進する。特に本年度では、力入力型のタスクを対象に実施した、Discrete Movement、Rhythmic Movement、Target Transitionの３種類の測定試験の結果を解析し、人間の運動生成原理の解明を進める。また、距離、角度、力を同時に測定可能な新たな近接覚センサについては、センサ応答を用いたフィードバック制御系の構築に取り組む。さらに、本測定原理を拡張し、スラスト方向に加わる力情報をも取得可能な機構を検討する。

• 油圧駆動マニピュレータに器用さをもたらす新たな力触覚システムの開発と制御

  2020年04月

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  2024年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 野崎 貴裕, 基盤研究(B), 補助金,  研究代表者

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  人間は力触覚によって力加減を調節し柔軟に作業をこなしている。しかし、高減速比の機構を伴う従来の産業用マニピュレータや、油圧駆動の建設重機等では力触覚が感じられないため、力加減を調節できず、接触対象物を破壊する危険がある。本研究ではマニピュレータの基礎部に多自由度力センサを設置する手法により、堅牢かつ小型、安価な力情報の検出を可能とし、高減速駆動/油圧駆動マニピュレータによる柔軟な力制御動作を実現する。目的達成のため Ａ. 接触部位/接触力算出の基本原理の確立、Ｂ. 解が一意に求まらない場合の対応を行ったのちＣ. ３リンクマニピュレータによる把持操り作業の実現を実施し、本手法の有用性を確認する。
  本研究では基礎部において力情報を取得するという本手法の有用性を新たに開発する油圧駆動マニピュレータに実装したのち、把持操り作業を伴う実タスクを対象とした実証実験を実施し、その実用性を明らかにする。本研究期間ではこれまでに培ってきたロボットアームの制御技術と油圧駆動建設重機の制御技術とを基盤として、新たに提案する接触部位および接触力の測定手法を統合し、高減速駆動マニピュレータならびに油圧駆動マニピュレータの柔軟な力制御を実現する。本研究目的を確実に達成するため、本研究では四年間の研究期間を三つの小期間に分割するとともに各期間に小目的を設定し研究を遂行する。
  本年度は研究計画第一期 (2020年4月～2022年3月)に該当し、「Ａ. 接触部位/接触力算出の基本原理の確立」に取り組んだ。外部の負荷力がマニピュレータに印加されると、基礎部に搭載された多軸力センサではx、y、z軸の各軸方向の力および各軸まわりのモーメントが観測される。各軸方向の力とモーメントとの比率より、接触部位の算出が可能となるが、マニピュレータの自重ならびにダイナミクスが力応答値に悪影響を及ぼすことが予想される。そのため本研究計画第一期ではそれらの影響を測定し検証するとともに、接触部位の算出精度向上手法を検討した。本アプローチは、特定の姿勢において、接触点の候補が複数存在してしまう点が問題となる。しかし、今年度の研究の結果、２通りの解決策を提案し、その有用性を確認することに成功した。一つ目の解決策は、関節トルクの利用である。減速比が高いマニピュレータの場合、トルクを正確に推定することは困難であるが、おおよその値を検出することで接触しているリンクを特定することが可能となる。二つ目の解決策は関節角度の変動を利用する手法である。関節角度の変動が接触点の候補に与える影響を評価することで接触点を特性することが可能となる。
  2020年度後期から2021年度前期までの期間で開発予定であった外力印加装置の開発が概ね完了しているため。
  人間は力触覚によって力加減を調節し柔軟に作業をこなしている。しかし、高減速比の機構を伴う従来の産業用マニピュレータや、油圧駆動の建設重機等では力触覚が感じられないため、力加減を調節できず、接触対象物を破壊する危険がある。本研究ではマニピュレータの基礎部に多自由度力センサを設置する手法により、堅牢かつ小型、安価な力情報の検出を可能とし、高減速駆動/油圧駆動マニピュレータによる柔軟な力制御動作を実現する。目的達成のため Ａ. 接触部位/接触力算出の基本原理の確立、Ｂ. 解が一意に求まらない場合の対応を行ったのちＣ. ３リンクマニピュレータによる把持操り作業の実現を実施し、本手法の有用性を確認する。2021年度前期には外力を印加するための装置の開発を完了し、2021年度後期には自重及び動力学的影響の補償に取り組む。

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

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• システムデザイン工学輪講

  2025年度

• パワーエレクトロニクス

  2025年度

• システムデザイン工学実験第２

  2025年度

• 理工学基礎実験

  2025年度

• 総合デザイン工学課題研究

  2025年度

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