研究テーマ

人間にとって操縦しやすく、しかも安全な乗り物（ビークル）を実現するための運動力学と制御に関する研究を行っています。研究の基礎と位置づけているのは、

運動特性を解析するためのビークルダイナミックス理論，ダイナミカルシステム理論
ビークルの理想的な運動特性を実現するための先進制御理論
人間とビークルの調和を目指すマンマシンシステム理論

です。

自動車の運動力学と制御

タイヤバースト発生時のドライバ運転行動計測および運転支援システムの開発

高速道路等でのタイヤバーストに起因する重大事故を防ぐため、車両の動特性が急変した際のドライバの運転行動をドライビングシミュレータ等を用いて計測・分析しています。

例えば、可動式ドライビングシミュレータによる実験を通して、バーストが発生したタイヤの箇所（前後左右）によって車両運動への影響が異なり、それがドライバの操舵反応や直感的な操作の難しさにどう影響するかを明らかにしています。

これらの知見をもとに、異常発生時でも車両を安定化させ、安全に車線を維持できる操舵トルク制御方式の運転支援システム（LKAS）の開発を行っています。また、支援システムの介入によって生じる「ドライバとシステム間の操作の競合」という課題に対し、シェアードコントローラを導入して支援トルクを最適に配分・低減することで競合を抑制する、人間と機械の協調制御の提案とその有効性検証を進めています。

ドライバ−自動車系の適応インターフェース

ドライバごとの運転特性や意図の個人差を考慮し、各ドライバに適合した支援を行うシステムの研究です。システムが個人の特性に適応することで、運転時の煩わしさを低減しつつ、高い安全性を確保することを目指しています。

ロボットカーを使用した障害物の緊急回避

限界領域における車両のシャシ統合制御や、緊急時の障害物回避アルゴリズムの有効性を検証するため、実車やロボットカー（小型電気自動車等）を用いた実験を行っています。消費エネルギの削減と運動性能の向上を両立させる最適制御などの実装を検討しています。

鉄道の運動力学と制御

非線形蛇行動の分岐制御

鉄道車両が特定の速度（臨界速度）を超えると、「蛇行動」と呼ばれる自励振動が発生します。この臨界速度は車両の運用速度を制限する要因となるため、走行安定性の評価は設計および開発プロセスにおいて不可欠です。

また、車両システムの動的挙動には非線形性が関与しており、臨界速度以下であっても外乱によって安定性が失われ、蛇行動（リミットサイクル）に至る「亜臨界ホップ分岐」を示す場合があります。

本研究では、この亜臨界ホップ分岐を超臨界ホップ分岐へと移行させる設計パラメータの調整（分岐制御）を行っています。これにより、蛇行動を回避し、走行安定性と乗心地を向上させるための最適設計手法を検討しています。

新品および摩耗レールの双方を考慮した車輪踏面形状の最適化

実際の路線で生じるレールの摩耗状態を考慮し、曲線通過性能の向上や脱線危険性の低減を両立させるための車輪踏面形状の最適化手法を研究しています。マルチボディダイナミクス解析と遺伝的アルゴリズムを連携させ、レール形状の変化に対して安定した性能を発揮するロバストな設計手法の構築を目指しています。

空気タンク内圧を考慮した空気ばね式車体傾斜システムの目標傾斜角生成

曲線区間を高速かつ快適に通過するための空気ばね式車体傾斜システムにおいて、供給空気タンクの内圧低下（空気不足）など、実際の物理的な制約条件を考慮した最適傾斜パターンの生成と制御系の設計を行っています。動的計画法を用いて、乗り心地と空気消費量のバランスを最適化する車体傾斜パターンの生成手法を検討しています。

振動制御・バイオメカニクス

上肢の負担低減を目指したテニスラケットの開発

スポーツ工学の観点から、テニスの打球時における手腕系への衝撃や振動を、筋骨格モデルや動力学解析等を用いて評価しています。

手腕系の振動特性や共振現象を力学的に解析することで、テニス肘などのスポーツ障害の予防と、プレーヤーの身体的負担の低減を目指した新しいラケットの提案や評価手法の構築を進めています。

学生の研究テーマ

2025年度(令和7年度)の研究テーマ

学部4年生

臨場感向上のためのドライビングシミュレータ環境構築
車両運動シミュレーションと強化学習の連携環境構築および操舵制御への適用検討
前方注視点誤差に基づく操舵支援トルク介入設計とドライバ応答の評価
非線形蛇行動の安定発生に向けた一輪軸台車試験装置の改良
空気ばね式車体傾斜装置の目標角生成のためのシミュレーション環境構築
新品及び摩耗レール走行時におけるきしみ音低減のための車輪形状最適化
アクティブ操舵制御を用いた台車における踏面形状最適化
テニス打球時を想定した加振実験による上肢の振動特性の評価
手腕の負担低減のためのテニスラケット用制振装置の開発

修士2年生

逆強化学習によるタイヤバースト時のドライバモデルの同定
可動式ドライビングシミュレータによるタイヤバースト時の操舵トルク制御の安全性と受容性に関する研究
新品及び摩耗レールにおける車両走行性能向上のための踏面形状最適化
テニスラケットの設計支援を目的とした手腕負担評価モデルの開発

2024年度(令和6年度)の研究テーマ

修士2年生

非線形蛇行動の分岐制御のための車両パラメータ最適化に関する研究
供給空気タンク内圧の制約条件を考慮した空気ばね式車体傾斜装置の車体傾斜パターンの生成に関する検討

学部4年生

ドライバの行動軌跡を用いた逆強化学習による車線維持制御則の獲得
一輪軸台車の改良および蛇行動試験
空気ばね式鉄道車両の車体傾斜制御のためのシミュレーション環境構築
テニスの打球時における肘の負担軽減のための基礎研究

2023年度(令和5年度)の研究テーマ

学部4年生

小型電気自動車を用いた実験車両の改良
可動式ドライビングシミュレータを用いたタイヤバースト発生時の車線維持制御
模型実験による蛇行動現象の計測
モデル予測制御を用いた鉄道車両の車体傾斜制御
テニスの打球時における手腕の負担評価モデルの開発

修士2年生

障害物回避運転時における習熟ドライバの行動軌跡を転移させた目標軌道の生成
タイヤバースト発生時のタイヤのパラメータ変動に対するロバスト性を考慮した車線維持支援システム
ドライバ特性を考慮した車間制御に関する研究

2022年度(令和4年度)の研究テーマ

学部4年生

小型電気自動車を用いた実験車両の改良
個人適合型ACCにおけるパラメータ更新時に用いる指標に関する検討
タイヤバーストに起因した交通事故の調査と分析
強化学習によるドライバと運転支援システム間の協調制御の有効性の検討
模型台車を用いた蛇行動試験のための軌条輪装置の改良
動的計画法を用いた鉄道車両の空気ばね式車体傾斜装置の空気だめ内圧を考慮した目標傾斜角の生成
積載状態を考慮した鉄道車両の曲線通過性能向上のための車輪形状最適化

修士2年生

障害物回避におけるアクティブサスペンション・四輪操舵・直接ヨーモーメント制御統合車両の有効性
タイヤバースト発生時の運転支援トルクによる車線維持制御およびドライバと運転支援トルク間に生じる競合の低減に関する研究
曲線区間における走行性能の向上を目的とした鉄道用車輪形状最適化に関する研究
LRTにおける分岐器通過時の安全性向上のためのレール形状最適化
実路線形状を用いた空気ばね式車体傾斜制御シミュレーション
打球時のテニスラケットを把持した手腕の負担評価に関する研究

2021年度(令和3年度)の研究テーマ

学部4年生

消費エネルギ削減を考慮した電気自動車の曲線走行時における障害物回避運動の最適制御
最悪評価法による直線走行時の車両運動制御系の評価
ステアバイワイヤ車両における前輪アクティブ操舵制御
最急降下法を用いた個人適合型ACCの評価
運転特性の違いを考慮した車線維持制御に関する研究
車種の違いによるタイヤ異常発生時の車両挙動の比較
強化学習を用いた車両運動制御
一輪軸台車の蛇行動実験
軌道変位のパワースペクトル密度を用いた軌道作成と走行シミュレーション
実路線形状を用いた車両走行シミュレーション環境の構築

修士2年生

操縦性向上に対する前方注視ドライバモデルに基づいた操舵反力制御の効果
ロールを考慮した車両のパラメータ変動に対する感度解析
予見制御を用いた鉄道車両の左右振動制御
空気ばね式車体傾斜車両のモデリングおよび供給空気タンク内圧力の制約条件を考慮した車体傾斜と振動の制御

2020年度(令和2年度)の研究テーマ

学部4年生

LQゲーム理論を用いた車両の運動性能評価
障害物回避におけるシャシ統合制御の有効性検討
目標横加速度による操舵反力アシスト
最小二乗法を用いたドライバモデルパラメタの推定精度に関する検討
任意の入力を用いた車両モデルのパラメータ変動に対する応答特性の感度解析
タイヤバースト発生時の車線維持制御に関する基礎検討
強化学習を用いた車両運動制御
ホイールローダの横転事故と横転防止技術の調査
鉄道車両の車体可動量の制約を考慮したモデル予測制御の検討
蛇行動現象を把握するための軌条輪装置の作製
鉄道車両のセミアクティブサスペンションに関する基礎研究
鉄道車両の脱線危険性を低減させる車輪踏面形状最適化についての基礎研究

修士2年生

マルチボディダイナミクス解析ツールによる空気ばね式車体傾斜車両のモデリングおよび制御系設計のためのモデル低次元化

2019年度(令和元年度)の研究テーマ

学部4年生

エネルギ消費低減を考慮した電気自動車の障害物回避運動の最適制御
3種類の後輪操舵制御系に対する最悪状態評価
状態平面上での発生可能な力とモーメントによるシャシ制御方式の評価
前方注視ドライバモデルに基づいた操舵反力制御
予見−予測ドライバモデルパラメタの推定精度に関する一考察
車両のパラメタ変動に対する応答特性の感度解析
タイヤバースト発生時における運転支援システムのドライバへの影響
ホイールローダの横転防止のためのシミュレーション検討
輪軸不釣合いによる係数励振特性解析
非線形蛇行動シミュレーションと模型車両の設計
空気ばね式鉄道車両のモデリングおよび車体傾斜と振動の制御
鉄道車両の制御入力の飽和を考慮した制御器設計

修士2年生

電気自動車の消費電力低減と車両運動性能向上の両立のための操舵・駆動入力およびコーナリングスティフネスの最適化
逐次最小二乗法を用いた予見-予測ドライバ操舵モデルパラメータの実時間推定

2018年度(平成30年度)の研究テーマ

学部4年生

消費電力を考慮したコーナリングにおける電気自動車の最適制御
最悪入力を用いた車両運動特性の比較
ドライバモデルによって操舵されるシャシ統合制御車両の運動性能評価
緊急回避における微分ハンドル操舵車の評価
先行車に対するリスク認知評価指標のドライビングシミュレータ実験に基づく比較
車両パラメタ変化が運動性能に及ぼす影響の感度解析
タイヤ異常発生時の車両運動解析
ホイールローダの横転事故調査
輪軸不釣合いによる係数励振特性解析
蛇行動を発生させる模型実験のための一軸台車の設計
曲線通過時の遠心加速度を考慮した空気ばねによる車体傾斜と振動の同時制御
ヘリコプタの運動方程式を用いた動的特性解析

修士2年生

消費エネルギを考慮した車両の障害物回避運動の最適化
接近離間状態評価指標の逐次同定に基づく個人適合型アダプティブクルーズコントロール
車両のシャシ制御方式が可制御領域に与える影響の解析

2017年度(平成29年度)の研究テーマ

学部4年生(学内からのみ閲覧可能)

電気自動車の航続距離向上を考慮した車両運動性能の多目的最適化
限界領域における四輪操舵制御とDYC制御の性能比較
運転者の主観的評価を考慮した小型EVの統合運動制御系の提案
車両の緊急回避性能向上を目指した操舵反力制御
前方注視距離の個人差を考慮した操舵支援システム
大型車両の転倒防止制御
アクティブサスペンションによる操縦性・安定性の向上
軸箱支持装置の減衰を含む一軸台車モデルを用いた蛇行動現象の分岐特性の検討
空気ばね式鉄道車両の傾斜と振動の同時制御
ヘリコプタの地上共振を回避するためのリード・ラグ・ダンパのパラメータ最適化
惑星探査ローバの重心位置の最適化

修士2年生(学内からのみ閲覧可能)

接近離間状態評価指標を用いた個人適合型衝突警報装置の提案と評価
ドライバの主観的評価を考慮した非線形車両に対する操縦安定性の多目的最適化

修士1年生

運転技能個人差を考慮した電気自動車の運動制御
人間の運転方法を考慮した個人適合型ACCの開発
車両運動限界性能向上を目的としたシャシ統合制御

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