中村研究室 ー設計工学研究室ー

信州大学 工学部 機械システム工学科・
信州大学 大学院 総合理工学研究科 工学専攻 機械システム工学分野

 
 光学多層フィルムの最適設計  二足ロボットの歩行動作生成




ソーラーパネルなどのエネルギー変換デバイスの高効率化にはデバイス内に光を取り込むことが前提であり, デバイス表面での光の反射を抑制することが不可欠です. 本研究ではデバイス表面での反射を抑制する光学多層膜の最適設計を行い, 広い周波数帯で反射を抑制することが可能な多層膜の設計パラメータを明らかにします. 上図は最適設計された透過反射フィルタの透過率の周波数応答を示しています.

参考文献
日本機械学会 第29回D&S 講演原稿
日本機械学会 北陸信越支部第56期総会・講演会 講演原稿
ポスター

【研究業績】
国際会議
The 7th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics(APCOM2019)
"Multi-objective optimum design of optical multilayer film for the combination of solar power tower and photovoltaic power generation"


人間の歩行動作はエネルギー効率が非常に良いことが知られています. 本研究では動作エネルギー最小化を考慮した最適化と安定化を考慮した制約条件により, 障害物環境下における二足歩行ロボットの方向動作計画を用いて, より人間の動きに近い歩行動作の再現を目指します.

参考文献
日本機械学会 第23回D&S 講演原稿
日本機械学会 北陸信越支部第51期総会・講演会 講演原稿
 ドローン撮影画像による線状立体構造物の3次元再構成  熱磁気モータの数値モデルの構築


ドローンで撮影した撮影画像をもとに樹木などの立体構造物の再構成を行います.画像パラメータの最適化をすることで複雑な構造物の3次元再構成を行います.将来的には落葉樹などの樹木剪定シミュレーションへ応用されます.

【研究業績】
国際会議
The 7th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics(APCOM2019)
"Study on 3-D reconstruction of trees based on drone shooting images"

本研究では、発電所やゴミ焼却施設の廃熱など、数十℃の未利用の低質熱源からエネルギーを回収する装置として「熱磁気モータ」を提案します.熱磁気モータの動作メカニズムの数値解析モデルを構築し、設計指針を明らかにすることを目的とします.
 加振分離装置の開発  ソーラーパネル設置条件の最適化


板の横振動を利用した新しい分離方法を開発します.板の自由振動による大きく振動する部位(腹)と振動しない部位(節)を利用して,鋼板の振動を用いた異種成分混合体の分離の検討をしています.上図はステンレス版の固有振動を汎用有限要素解析ソフトウェアを用いて振動モードを可視化した結果です.


本研究では昼夜・天気・障害物および季節による影響を考慮した上で, 太陽光の受光量を最大化することが可能なソーラーパネル最適設置条件を明らかにします.
参考文献


 スマートグリッドにおける電力システムの最適運用  有機EL射出光特性に関する形状最適設計


本研究はITを用いた電力ネットワークであるスマートグリッドの運用に向けた出力制御の最適化を行います.上図は太陽光パネルの年間を通した受光量を示しています. これにより,効率の良い電力配分と電力供給が可能になります.





有機EL素子の射出スペクトルは薄膜部各層の膜厚と光物性値に依存するため,機能に応じてこれらを適切に設計することが求められます.射出光の仕様は色彩や射出光の強度演色性 など多様化しており,これらの特性を同時に考慮する必要があるため,複数の目的関数を扱う最適化について研究を進めています.

参考文献
日本機械学会 第24回D&S 講演原稿