KINDAI UNIVERSITY


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中川 秀夫ナカガワ ヒデオ

プロフィール

所属部署名生物理工学部 人間環境デザイン工学科 / 生物理工学研究科
職名准教授
学位博士(工学)
専門ロボット工学、メカトロニクス
ジャンル経営・産業/農林
コメンテータガイドhttp://www.kindai.ac.jp/meikan/161-nakagawa-hideo.html
ホームページURLhttp://www.waka.kindai.ac.jp/tea/nakagawa/profile.htm
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Last Updated :2017/11/17

コミュニケーション情報 byコメンテータガイド

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    前職では、NC工作機械の運動精度向上、サーボチューニング法について研究していました。本学赴任後、農作業支援ロボットについて取り組み、特にミカン収穫ロボットの開発を行っています。

学歴・経歴

学歴

  •  - 1980年, 関西大学, 工学研究科, 機械工学
  •  - 1978年, 関西大学, 工学部, 機械工学科

経歴

  •   1993年,  - 1997年,  大阪機工(株) 研究員
  •   1997年,  - 2003年,  大阪機工(株) 主任研究員

研究活動情報

研究分野

  • 機械工学, 生産工学・加工学
  • 機械工学, 機械力学・制御
  • 機械工学, 知能機械学・機械システム

研究キーワード

  • ロボット, 工作機械

論文

  • 感情音声合成方式の開発 -感性制御形BMI の要素技術として-, 武田 昌一, 株田 佳毅, 波床 政志, 井内 亮輔, 中川 秀夫, 靏 真紀子, 桐生 昭吾, 西田 昌史 山本 誠一, 近畿大学生物理工学部紀要, 31, 9, 20,   2013年03月
    概要:本研究の目標は、感情に関する脳情報が各種装置やロボットを制御する感性制御形BMI (Brain-Machine Interface) を確立することである。これまで声質の特徴のうちで,高域周波数の強調の度合いを表す「スペクトル傾斜」と呼ばれるスペクトルの特徴量は,感情の種類と度合いに依存することを見出しているが、今回は「平常」のスペクトル傾斜を感情ごとに種々の度合いの値に変換する伝達関数を定式化し,音声合成システムにスペクトル傾斜変換規則として導入した。提案手法により合成した「熱い怒り」と「冷たい悲しみ」の音声サンプルを聴取したところ,合成音声は韻律と声質において,人間が発声した感情音声と類似の印象を持つことを確認した。更に,感情の度合いを変化させたときの感情の強さに対する印象の違いも明確に識別できた。
  • Spectral-Tilt Features of Emotional Speech -Research on Emotional-Speech Synthesis Based on Voice-Quality Conversion-, 武田 昌一, 上野 雄大, 中迫 昇, 中川 秀夫, ? 真紀子, 磯部 理沙子 桐生 昭吾, Proceedings of the International Conference on Kansei Engineering and Emotion Research 2010, 1081, 1090,   2010年03月
    概要:This paper describes the analysis of the voice-quality features of “anger”, “joy”, etc. depending on the degree of the emotion for expressions in Japanese speech. Among voice-quality features, we turn to the tilt of speech spectra. The analysis results show that these spectral-tilt quantities are emotion-dependent, i.e., the spectral-tilt quantities for “anger” as well as “joy” increase significantly as the degree of each emotion becomes greater. This confirms that the voice quality changes to the one whose higher-frequency band is more emphasized as the degrees of “anger” and “joy” increase.
  • A Study of Prosodic Features of Emotional Speech Based on the Auditory Impressions, 靍 真紀子, 武田 昌一, 中迫 昇, 中川 秀夫, 近畿大学生物理工学部紀要, 23, 1, 14,   2009年03月
    概要: 「怒り」,「喜び」,「悲しみ」などの感情を表現した自然音声の音響的特徴を「韻律(声の大きさ,高さ,発話速度の総称)」という視点から解析してきた。筆者らの研究の特徴は,より微妙なニュアンスの特徴まで調べることを目的に,それぞれの感情を,感情を含まない「平常」のほか,「弱い」,「中程度」,「強い」の4段階の度合に分類して解析を行い,それぞれの特徴を体系的に明らかにしてきたことである。  会話によるコミュニケーションにおいて,話者の心の内面にある感情がそのまま発声に反映され,更にそのまま聞き手に伝わるとは限らない。  本研究の目的は,(1)このような話者の内面の感情(話者の意図)がどの程度正しく聞き手に伝わるのか,(2)どのような表現のときに話者の意図した感情が正しく聞き手に伝わりやすいのか,を定量的に明らかにすることである。  そこでまず,発話の意図がどの程度聞き手の聴覚的印象と一致しているかを調
  • 外乱オブザーバを用いた適応型ロストモーション補正, 杉江 弘、岩崎隆至、中川秀夫、幸田盛堂, 日本機械学会論文集(C編), 74, 739, 619, 625,   2008年
  • 工作機械における位置変動ロストモーションのモデル化と補償, 杉江 弘, 中川 秀夫, 岩崎隆至, 幸田盛堂, 日本機械学会論文集(C編), 73, 733, 2434, 2440,   2007年09月
    概要:大きな動作範囲を持つ工作機械などで見られる位置に依存して変動するロストモーションについて、この現象が位置変動バネと位置変動摩擦を含む2慣性系モデルで再現できることを示し、このモデルに基づく位置変動ロストモーション補正法、および補正パラメータ設定法を提案した。そして、提案手法の有効性を確認するために、立型マシニングセンタを用いて実験した。その結果、円運動時の軌跡精度が向上することを確認した。
  • 果実検出の自動化のための画像補正処理, 河西淳司, 中川 秀夫, 武田 昌一, 第20回高度情報化技術研究会 (HIT研), 1, 6,   2007年02月
    概要: これまでの研究は,ミカンの色相範囲をHSL 座標系を用いて設定し,彩度・明度を用いて除外する手法を用いていた。しかし,明るさの変化は考慮されておらず,少しでも暗くなれば,ミカンが抜き出せなくなるという問題がある。本研究では,あらかじめ補正をかける事によって,より自然に近い形で画像を表示し,抜き出すことを目的とし,果実検出の自動化を目指している。補正処理にはガンマ補正を採用し,変換方式はHSL,HSV 座標系変換を用いた。結果として暗い場合,明るい場合,そのままの場合のミカンのみの抜き出しに成功した。
  • 工作機械における漸増型ロストモーションのモデル化と補償, システム制御情報学会論文誌, 45, 3, 117, 123,   2001年
  • Compensation fpr Position-varying Lost Motion to Improve the Contouring Accuracy of NC Machine Tools, Proc. of IECON-2000, 8,   2000年
  • NC工作機械における送り駆動系のトータルチューニングに関する研究(第3報), 垣野 義昭, 松原 厚, 上田 大介, 中川 秀夫, 竹下 虎男, 丸山 寿一, 精密工学会誌, 62, 3, 423, 427,   1996年
  • NC工作機械の運動精度に関する研究(第8報), 精密工学会誌, 62, 3, 430, 434,   1996年
  • A Study of the Total Tuning Method of Feed Drive System in NC Machine tools, Proc. of JAPAN-U.S.A Symposium on Flexible Automation, 219, 225,   1994年

講演・口頭発表等

  • 聴衆観察情報に基づきストーリー変更可能なプレゼンロボットの開発, 中川 秀夫,青木伸也, 日本機械学会2017年度年次大会講演会,   2017年09月12日
    概要:プレゼンテーションにおいて、聴衆をカメラで観察し、下を向いている人の割合や反応度に応じてストーリーに順序変更、割り込み、省略などを加えて関心度を向上させることのできるプレゼンロボットを開発した。
  • 箸型食事支援ロボットにおけるカメラ画像を用いた食べ物把持動作制御, 中川 秀夫,北山一郎, 日本機械学会関西支部第92期定時総会講演会,   2017年03月14日
    概要:箸を用いた食事支援ロボットにおいて、アーム先端に設置したカメラで食事トレイ上方から撮影する。画像から食べ物の長手方向角度を求め、箸のアプローチ方向を掴みやすい方向に変えて把持するタスクを検証した。
  • 圧縮空気を用いた津波避難リヤカーのアシスト装置, 中川 秀夫,北山一郎, 日本設計工学会関西支部平成28年度研究発表講演会,   2016年11月12日
  • 箸を用いた食事支援ロボットシステムの開発, 中川 秀夫,北山一郎, 日本機械学会2016年度年次大会講演会,   2016年09月13日
    概要:手指や上肢を負傷したり、障がいのある人々が食事をする際、介助者不足を補う目的で、ワイヤー駆動で開閉する箸や、非接触でロボットの動作を制御する入力装置などを組み合わせて、簡素なシステムを開発した。
  • 圧縮空気を用いた津波避難リヤカー用アシスト装置の開発, 中川 秀夫,北山一郎, 日本機械学会関西支部第91期定時総会講演会,   2016年09月02日
  • 圧縮空気を用いた津波避難用リヤカーの性能評価, 中川 秀夫,北山一郎, 日本機械学会関西支部第91期定時総会講演会,   2016年03月12日
    概要:巨大地震の発生に伴う大津波から避難する際に,歩行が困難な高齢者や障がい者を搬送するにはリヤカーを利用するべきである.さらに,体力の弱い女性や高齢者が牽引する場合が多い.本報告では緊急時搬送用として圧縮空気の力でアシストする装置を試作し,これを取りつけたリヤカーによって種々の勾配のスロープで牽引力測定実験を実施した.その結果,本装置が想定している牽引速度付近では牽引力,アシスト率ともにほぼ一定であることが分かった.また,アシスト装置によって牽引力を25%程度低下させることができた.
  • 圧縮空気による補助動力を備えた津波避難用リヤカーの開発, 中川 秀夫,北山一郎, 日本機械学会関西支部第90期定時総会講演会,   2015年03月, 日本機械学会
    概要:No.514
  • 空気圧を利用した要介護者の避難用リヤカーの提案, 中川 秀夫、北山 一郎, 日本機械学会2014年度年次大会,   2014年09月, 日本機械学会
    概要:G1510202
  • パラレルリンク機構を持つ人搭載型4足歩行ロボットの開発, 曽碩 真弘, 中川 秀夫, 久保田 均, 公益社団法人 精密工学会,   2013年09月, 公益社団法人 精密工学会
    概要:車椅子利用者のQOL向上を目的とした、脚にパラレルリンク機構を利用した人搭載型4足歩行ロボットを試作した。パラレルリンク機構を制御するためのキネマティクス、歩行アルゴリズム、通信ソフトを作成し、平面歩行機能を完成させた。また、平面以外の歩行として、段差のある場所での歩行パターンの検討も行った。
  • 可変形状トラス構造を持つリフトアップ装置の線形静解析, 三村 駿介, 中川 秀夫, 一般社団法人 日本機械学会,   2013年09月, 一般社団法人 日本機械学会
    概要:高い位置の果実を捕獲するためのリフトアップ装置に、可変形状トラス構造(VGT)を利用した。この構造は軽量で、収納性に優れているため、果樹園走行ロボットには好都合である。リンク伸縮アクチュエータにエアシリンダを用い、6リンクが1点に集中する関節構造に工夫を凝らした。3次元CAD上でこの機構が変形した時の先端位置を求め、実機にての計測値と比較して誤差を求めた。
  • パラレルリンク機構を持つ人搭載型4足歩行ロボットの開発, 曽碩 真弘, 中川 秀夫, 久保田 均, 日本機械学会関西支部,   2013年03月, 日本機械学会関西支部
    概要:車いす利用者のQOL向上を目的に、パラレルリンク機構を持った人搭載型4足歩行ロボットを試作した。キネマティクス、歩行アルゴリズム、通信ソフトなど、今回作成した部分について説明し、基本歩行機能テストの結果についてまとめた。
  • 可変形状トラス構造を持つリフトアップ装置の開発, 三村 駿介, 中川 秀夫, 日本機械学会関西支部,   2013年03月, 日本機械学会関西支部
    概要:ミカン収穫ロボットのアームとして、可変形状トラス(VGT)を応用したリフトアップ装置の開発を行った。伸縮・屈曲ができ、軽量・高剛性という特徴を生かした。この基本運動特性として、伸縮時の位置決め誤差、負荷時の変位等を実験的に調べた。
  • 自走型ロボットの画像によるGPS空間位置の補正, 吉田 拓, 中川 秀夫, 日本機械学会,   2012年09月, 日本機械学会
    概要:自分自身で移動している自走型ロボットは限定空間で仕事を行うとき、自分簿位置を正確に知る必要がある。しかし、GPSなどのセンサー類はどうしても誤差を生じてしまい、正確な空間位置を知ることが困難である。そのため、事前に目印となるターゲットを複数個限定空間に配置しておき、ロボットがGPSで空間位置を検出した後、画像処理により数個のターゲットを使用して、GPSで得た位置情報を補正する精密な計測処理法を開発した。
  • 介助犬ロボットによる落下物の回収動作, 久保 成司, 中川 秀夫, 北山 一郎, 日本機械学会,   2012年09月, 日本機械学会
    概要:室内で落下物を拾い戻ってくる介助犬ロボットの開発を行っている。目的の落下物を発見すると介助犬ロボットが拾い把持し回収する。介助犬ロボットのハンドは、厚さの厚い落下物だけでなく、コインのような暑さの薄い落下物も拾い配する機構であり、また介助犬ロボットが半自律的にカメラで撮影して落下物の位置探索を行い、ハンドが落下物を把持できる位置まで移動し、落下物を探索するための画像処理プログラムの開発を行った。
  • ミカン収穫用ロボットの群状結実画像からの個別色相解析, 吉田 拓, 中川 秀夫, 日本機械学会関西支部,   2012年03月, 日本機械学会関西支部
    概要:ミカン収穫用ロボットのハンド先端に取り付けられたカメラで撮影した画像には複数個の果実が写っているのが一般的であるが、すべての果実を対象とするのではなく、個々に色相解析できるリアルタイム処理を開発した。
  • 落下物を拾う介助犬ロボット用把持ハンドの開発, 久保 成司, 中川 秀夫, 北山 一郎, 日本機械学会関西支部,   2012年03月, 日本機械学会関西支部
    概要:室内での落下物を拾い戻ってくる介助犬ロボットの開発を行っている。厚さの厚い落下物だけでなくコインのような厚さの薄い落下物も拾い把持することができる介助犬ロボット用のハンドを開発した。
  • 超音波モータをロボット駆動部に用いるための駆動特性の改善, 中川 秀夫, 井上 琢麻, 日本機械学会2011年度年次大会,   2011年09月, 日本機械学会2011年度年次大会
    概要:ロボットにとって,駆動モータの軽量化は重要な課題であり,軽い超音波モータが期待されている.しかし速度範囲が狭く,とくに正逆転時の微速回転域に連続性がないので,サーボ駆動モータとして使えない.そこで,モータ駆動周波数とは異なる周波数の電圧を重畳させることにより,微速域での最低回転数の改善を図った.その評価特性として回転速度変動率を測定した.その結果,駆動周波数よりも離れた周波数を重畳した場合の方が,回転速度変動率が低いことが明らかとなった.
  • 部屋移動する介助犬ロボットのドア開閉動作, 竹澤 勇人, 中川 秀夫, 日本機械学会2011年度年次大会,   2011年09月, 日本機械学会2011年度年次大会
    概要:より多くの人に介助が行き渡るために,介助犬の代用としての“介助犬ロボット”に期待が寄せられているが,介助犬の代わりをするに当たってロボットがクリアしなければならない課題は多い.中でも最も要望の多いのは,手の届かないものを持ってくるというタスクであり,指定されたポイントへの往復するルート上にある障害物を回避,または乗り越えすることである.本研究では,ルート上にドアがあり,その開閉を行わせて部屋間を移動できるロボットの開発を行った.その結果,QRコードの色判定や特徴量抽出の画像処理により,ドアの位置,動作情報を取得できることを示し,またドア開閉タスクを考案した.
  • 分光測色計を用いたミカン熟度識別法の検討, 内田 翔士, 中川 秀夫, 片山 一郎, 日本機械学会2011年度年次大会,   2011年09月, 日本機械学会2011年度年次大会
    概要:果物の品質に対する消費者の要求が高まり、生産者は品質の高いものを生産し、非破壊で正しく評価する研究が進められている。ここでは、温州ミカンの品質評価を行う方法として、ミカン表皮色の分光反射率を測定し、測色値を算出する。糖度と測色値との関係を分析し、収穫前の成熟の程度を非破壊的に推定する方法について研究した。その結果、糖度6%から12%に分けたミカンと表皮色b*の相関係数が0.81と高い相関が得られた。このように、ミカンの成熟と未熟の色の変化を、表色系の数値で糖度の判別が可能であると確認した。
  • QRコードを用いた介助犬ロボットによるドア開閉動作, 竹澤 勇人, 中川 秀夫, 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会,   2011年03月, 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会
    概要:住居内で介助犬ロボットが目的の場所へ移動するために介助犬ロボットが半自動的にカメラで撮影し、QRコードを見つけ、コードに入れられた情報を利用してドアを認知し、開閉するタスクを実現させる。ドアの大きさ、ロボットの大きさからドア開閉のためのアーム長さを求める計算式を導いた。
  • 超音波モータの駆動周波数の複合化による微速回転特性の改善, 中川 秀夫, 井上 琢麻, 日本機械学会2010年度年次大会,   2010年09月, 日本機械学会2010年度年次大会
    概要:ロボットに用いられるアクチュエータとして,軽量で保持エネルギが不要である超音波モータが注目されている.しかし,現状の製品は速度範囲が狭く,サーボモータとして利用するには難しい.そこで,モータ駆動電圧の周波数に異なる周波数を重畳させることによって,低速回転数にどのような効果があるかを試した.その結果,最大70%の改善効果を確認できた.また,このような方法ではロータ・ステータ間の接触部摩擦が減少していることが考えられるため伝達トルクを測定したが,ほとんど低下は見られなかった.
  • 超音波モータにおける効率的駆動波形, 中川 秀夫, 杉本 雄也, 日本機械学会,   2009年09月, 日本機械学会
    概要:超音波モータは低速工トルク・無通電時の高保持力といった長所を持つ反面、駆動時の発熱が多いという欠点を持つ。そこで、モータの駆動波形を色々変化させてその時のモータの温度上昇を実験的に調べ、発熱のより少ない、すなわち効率の良い駆動波形を調べた。具体的にはファンクションジェネレータで駆動波形に敢えてノイズ成分を加えて駆動波形を作成し、その温度上昇量(室温との差)を測定した。その結果、10%程度のノイズを加えたとき、加えない時に比べて温度上昇量がわずかに低下することが確認できた。その効果のメカニズム究明については今後の課題とした。
  • 工作機械向け高精度ロストモーション補正技術の開発, 杉江 弘, 中川 秀夫, 岩崎 隆至, 幸田 盛堂, 日本機械学会関西支部,   2009年03月, 日本機械学会関西支部
    概要:平成20年度日本機械学会関西支部賞(技術賞)受賞記念講演。工作機械の高精度化に対する代表的な阻害要因のロストモーションは、位置・速度・移動距離などの動作条件に依存して変化することが多いため、従来の固定値による補正では十分な高精度を得られなかった。本研究は、漸増型ロストモーション対策、位置変動型ロストモーション対策、速度変動型ロストモーション対策といった一連の補正技術をまとめたものである。
  • 超音波モータの入力波形が動特性に与える影響, 杉本 雄也, 中川 秀夫, 日本機械学会関西支部,   2009年03月, 日本機械学会関西支部
    概要:超音波モータは、コイル・鉄芯用いないので軽量であり、また無通電時にブレーキ作用があるなどの特徴から、生活支援ロボットに適用するメリットがある。ところが、速度範囲が一般のサーボモータに比べて小さい、発熱が多く連続使用できないなどの課題がある。そこで本研究では、入力波形に着目し、各電圧・周波数ごとの波形と、出力である速度との関連について調べた。その結果、低速領域のリサージュ波形は、丸でなく三角形に近くなっていることが分かった。従って、その波形を整形することにより効率を向上させられる可能性を得た。
  • 三次元マジックハンドの研究(第7報,フィードバックによる位置決め性能の向上), 中川 秀夫, 日本機械学会関西支部,   2009年03月, 日本機械学会関西支部
    概要:三次元マジックハンドと証する空間的に伸縮・屈曲ができる超多関節マニピュレータの開発を行っているが、その最大の課題である自重によるたわみの補償のため、装置の中心部を貫通するワイヤと、ワイヤを巻き取りその伸縮量をカウントするエンコーダ(ワイヤエンコーダ)を追加した。各段ごとにネジ軸一体型ステッピングモータにより伸縮・屈曲させ、その実施の伸び量をワイヤエンコーダでカウントしてフィードバックする方法を提案した。そのために必要な逆運動学及び運動学を提示し、制御アルゴリズムを説明した。
  • 櫛形フィルタを用いたN/S 比算出自動化の検討 -声質変換型感情音声合成の研究-, 武田 昌一, 坂口 華奈子, 土橋 麻衣, 小林 正幸, 中迫 昇, 中川 秀夫, 鶴 真紀子, 磯部 理沙子 桐生 昭吾, 日本音響学会,   2009年03月, 日本音響学会
    概要:音声に含まれる感情の種類・度合によって,音源に含まれる雑音のレベルがどのように変化するかを調べる研究の一環として,雑音量を定量化する指標である N/S 比について検討を行った。その中で,筆者らが提案した櫛形フィルタを用いた N/S 比の精度向上と計算の効率化を目的として,櫛の位置と幅を自動決定する手法を提案した。この手法では,残差パワーの周波数に関する二階微分値のピークを櫛の位置と幅の情報として用いている。この手法により,櫛形の自動調整が可能であるとの見通しがついた。
  • 感情音声のスペクトル傾斜の特徴解析 -声質変換型感情音声合成の研究-, 武田 昌一, 上野 雄大, 中迫 昇, 中川 秀夫, 鶴 真紀子, 磯部 理沙子 桐生 昭吾, 日本音響学会,   2009年03月, 日本音響学会
    概要:感情音声の合成を目的として,声優が発声する自然音声の声質の特徴解析を行っている。今回は,音声信号のスペクトル傾斜に着目し,感情の種類との関係を調べた。その結果,「平常」に比べて「激怒」の方がスペクトル傾斜が大きいことがわかった。同様に,「喜び」におけるスペクトル傾斜も「平常」の場合より大きい。このことは,「激怒」および「喜び」の方が「平常」より高域が強調された声質に変化していることを意味している。2名の声優の音声5単語についてほぼ同様の結果が得られた。
  • 三次元マジックハンドの研究(第8報、手先負荷に対する静力学的検討), 日本機械学会2009年度年次大会学術講演会,   2009年
  • 産学連携した3次元CAD設計教育の取組み, 藤井 雅雄, 中川 秀夫, 加藤 暢宏, 清水隆紀, 里見研一, 田口晋也, 日本機械学会関西支部第83期定時総会講演会,   2008年03月, 日本機械学会関西支部第83期定時総会講演会
    概要:課題設定解決能力の育成は,企業では設計生産性向上の一環として,大学では向学心の育成とコミュニケーション能力の向上とともに重要である.本学科では、3次元CADをコラボレーションのためのツールに用いて設計製図演習を行なっている.平成14年度から産学連携した本格的なグループ演習と教材を含む教育システム開発を実施しており,その概要を報告する.
  • 三次元マジックハンドの研究(第5報,ねじ軸を用いた機構の簡素化), 中川 秀夫, (社)日本機械学会関西支部,   2008年03月, (社)日本機械学会関西支部
    概要:果実収穫ロボットに使用している超多関節マニピュレータは,直列にユニットを連結した構造であるので,下部ユニットほど自重による位置決め誤差,動特性低下が大きく,ユニットの軽量化が課題であった.ねじ軸一体型のモータを採用することにより,カップリング等が不要となり,モータ自体も軽いので,軽量化に非常に寄与する.また,ステッピングモータのため,オープンループ制御で検出器が不要で,しかも複数のモータを同期駆動できるなど,メリットが多い.こうした軽量マニピュレータを試作し,駆動のための逆運動学を検討した.
  • 三次元マジックハンドの研究(第6報、フィードバックシステムと制御法), 日本機械学会2008年度年次大会学術講演会,   2008年
  • 4足不整地歩行ロボットの転倒回避のための姿勢制御, 乾 剛之, 中川 秀夫, 機械学会2007年度年次大会,   2007年09月, 機械学会2007年度年次大会
    概要:従来の不整地歩行ロボットでは、歩行 時に上下動を伴うのが一般的であるが、収穫した果実を傷つけない為には、胴体の姿勢を安定させながら歩行する必要がある。そこで2自由度 の脚部機構を開発しその伸縮を利用して胴体部分の姿勢を安定させる4足歩行ロボットの開発に取り組んでいる。一般に歩行ロボットの動歩行では、脚部を前方に出した際に慣性モ―メントが発生し、重心位置がずれ転倒する。本報では、3軸加速度センサを用いて、転倒時の姿勢変化を測定し、転倒を回避する制御則を立案し、評価テストを行ったので報告する。
  • みかん収穫ロボットにおける収穫対象のラベリング, 康 起幸, 中川 秀夫, 日本機械学会,   2007年09月, 日本機械学会
    概要:1台のカメラからの複数枚の画像データを処理してオプチカルフローを求め、そのデータからカメラからターゲットであるミカンまでの角度・距離を求め、そのリストの距離順にラベリングし、収穫順を決める。そのときのデータとして距離の誤差が影響大であるので、フィルター処理によりオプティカルフローのデータを整理することにより、距離データの精度向上が可能となった。
  • 超多関節マニピュレータの手先位置測定システムの構築, 福田 祐亮, 中川 秀夫, 日本機械学会2007年度年次大会,   2007年09月, 日本機械学会2007年度年次大会
    概要:ミカン収穫ロボットのマニピュレータとしては、枝葉を潜り抜けることの出来る超多関節マニピュレータが必要であり、3自由度パラレルメカニズムを関節ユニットとした装置を試作した。その位置決め精度を確認するのに、3次元測定器を用いた測定法を構築した。ハンド部に1辺50mmのアルミブロックを取り付け、その3面の合計6点の座標をけいそくすることによって、ハンド先端の位置と姿勢を正確に測定することが出来た。
  • リンク式3自由度ユニットの製作及び機構解析, 福田 祐介, 山本 祐史, 中川 秀夫, (社)日本機械学会関西支部,   2007年03月, (社)日本機械学会関西支部
    概要:ミカン収穫ロボットにおいて、枝などの干渉物を潜り抜けてミカンまで到達できるマニピュレータが必要である。そこで本研究では、干渉物を回避可能な超多関節マニピュレータを提案し、関節ユニットを駆動させ位置決め実験を行い、機構解析結果と比較した。その結果、運動精度を向上させるための指針を得た。
  • 水平安定歩行ロボットの脚部機構解析, 乾 剛之, 井上 佳紀, 中川 秀夫, (社)日本機械学会関西支部,   2007年03月, (社)日本機械学会関西支部
    概要:従来の歩行ロボットでは、歩行時に上下動を伴うのが一般的である。そこで脚部の伸縮を利用して胴体部分の姿勢を水平に安定させるロボットの製作を行った。脚部には、2自由度の脚部機構を新たに開発し脚部機構解析を行った。その結果、水平安定歩行機能を実現できることが確認できた。
  • 単眼カメラによる対象物の距離測定法, 康 起幸, 河西 淳司, 中川 秀夫, 武田 昌一, 日本機械学会関西支部,   2007年03月, 日本機械学会関西支部
    概要:一般的なCCDカメラ画像を用いた距離測定法には、2台のカメラを用いたステレオカメラ法があるが、今回ミカン収穫ロボットに採用するには、枝葉の干渉を避けるため可能な限りスリムな構成が求められる。そこで、1台のカメラを移動させながら複数枚の画像データから距離測定の対象であるミカンまでの距離を算出する手法を試みた。実験では、画像中心部に対象物がない場合における誤差が大きい結果となったが、取得した画像から距離を測定することには成功した。今後、複数個のミカンを含む画像の処理方法について検討していく。
  • 三次元マジックハンドの研究(第4報,重力によるたわみの補正), 日本機械学会2007年度年次大会,   2007年
  • 三次元マジックハンドの研究(第3報;干渉物回避のための軌道計画), (社)日本機械学会関西支部第82期定時総会講演会,   2007年
  • 三次元マジックハンドの研究(第2報,試作装置での機能評価, 日本機械学会2006年度年次大会学術講演会,   2006年
  • 3次元マジックハンドの研究(第1報;機構と制御法の提案), (社)日本機械学会関西支部第81期定時総会講演会,   2006年
  • 果実収穫ロボットによる自動収穫手法-画像処理による収穫対象の検出と収穫順の決定ー, 長江 貞彦, 上林 俊樹, 中川 秀夫, 2005年映像情報メディア学会冬季大会,   2005年12月, 2005年映像情報メディア学会冬季大会
    概要:近年、農作業の効率化を図るために機械化が進められている。しかし、果樹栽培では作業の複雑さから機械化が遅れている。そこで果実収穫ロボットを用い、画像処理による収穫対象の検出を行い、収穫を行う順序を決定する手法の開発を行う。
  • 果実収穫ロボットによる自動収獲手法-画像処理による収穫対象の位置と向きの検出-, 長江 貞彦, 上林 俊樹, 中川 秀夫, 日本機械学会,   2005年09月, 日本機械学会
    概要:国内の農業従事者の、高齢化が進んでいるため、農業機械の導入が行われている。しかし、果樹栽培は作業が複雑なため機械化が遅れている。そこで、収穫ロボットの開発を行う。本研究では、画像処理により収穫対象の検出を行うことを目的としている。
  • 3自由度関節ユニットを連結して構成した超多関節マニピュレータ, 中川 秀夫, 吉村 啓吾, 日本機械学会2005年度年次大会,   2005年09月, 日本機械学会2005年度年次大会
    概要:出力側プレートをX,Y軸回りの回転2方向とZ軸方向に移動できる3自由度関節ユニット、およびこのユニットをシリアルに多数個連結して構成した超多関節マニピュレータを提案する。この軸構成のマニピュレータは、伸縮が可能なため省スペースであり、また、一般的な超多関節マニピュレータの逆運動学が複雑であるのに比べて簡単な制御則で駆動できる特徴を持つ。提案のマニピュレータの実験モデルを製作し、特性、課題等を明らかにした。
  • ワイヤ駆動による3自由度関節ユニットの試作と評価, 中川 秀夫, 吉田 晴治, (社)日本機械学会関西支部,   2005年03月, (社)日本機械学会関西支部
    概要:超多関節マニピュレータの構成要素としての,A,B,Z軸からなる3自由度関節ユニットを製作し,評価テストを行った.ユニットは,エンドエフェクタがワイヤ3本で吊り下げられた構造である.ワイヤは3個のステッピングモータで個別に巻き取られる.その量をパソコンで制御することで,エンドエフェクタを任意の位置・姿勢にすることができる.逆運動学によってワイヤの長さを求める方法を示した.また,ワイヤの引張試験,分解能の検討,さらに位置決め動作の繰り返しで再現性を確認した.
  • 果実収穫ロボットにおける収穫対象の検出手法に関する研究, 中川 秀夫, 長江 貞彦, 上林 俊樹, 日本機械学会関西支部,   2005年03月, 日本機械学会関西支部
    概要:ウンシュウミカンを収穫対象としたロボットの開発において、対象物の検出手段としてCCDカメラ画像を用いる場合が多い。ミカンは複数個群生し、枝葉で隠れて全体がわかりにくい。こうした条件の下で、確実に対象物を検出する手法を提案し、検出実験を試みた。本手法によれば、画像情報から熟度等の果実の状態の検出も可能であり、パラメータを変更すれば他の品種にも適用できると考えられる。
  • 果実収穫ロボットによる自動収穫手法 -ロボットビジョンによる収穫対象の検出ー, 長江 貞彦, 上林 俊樹, 中川 秀夫, 映像情報メディア学会,   2004年12月, 映像情報メディア学会
    概要:近年、農作業を軽減するため、機械化を勧めている。しかし、果樹栽培では 果実の生育状態の差など複雑な判断を必要とし、機械化が遅れている。 本研究ではロボットに取り付けたカメラにより得られる画像から生育状態、 位置を判断し収穫の自動化を目的とする。
  • KINECTで動作する箸型食事支援ロボットシステム, 中川 秀夫,北山一郎, 平成28年度日本人間工学会関西支部大会講演会,   2016年12月10日
  • Monitoring of Cutting Forces in Endmilling for Intelligent Machine Tools, Proc. of 5th International Conference on Progress of Machining Technology,   2000年

MISC

  • KINECTを用いた箸型食事支援ロボットシステムの開発, 中川 秀夫, 近畿大学生物理工学部紀要, 39, 19, 26,   2017年02月, 査読有り
    概要:自力で食事できない人々のための食事支援ロボットはすでに開発されているが、まだ十分に普及しているとは言えない。そこで本研究では,ジョイスティックに代えて非接触計測装置であるKINECTセンサで計測した体幹傾斜角度を用いることで操作性を向上させた。また、食べ物を取る道具をスプーンから箸に取り換え、その駆動装置をロボットの横に移動し、ワイヤによって遠隔で操作できるようにした。この食事支援ロボットシステムを新規に製作し、KINECTセンサの認識機能を実験的に検証し、さらにその出力を用いたロボットの動作確認を行った結果、このロボットシステムは食事支援のための基本的動作ができることを確認した。
  • 圧縮空気圧によるアシスト装置を備えた津波避難用リヤカーの開発, 中川 秀夫, 近畿大学生物理工学部紀要, 37, 11, 19,   2016年05月, 査読有り
    概要:巨大地震の発生に伴う大津波から避難する際に、歩行が困難な高齢者や障がい者を搬送するにはリヤカーを利用するべきである。本研究では緊急時搬送用としての機能を有したリヤカーの開発を目的として、空気圧駆動のアシスト装置を試作し、これを取りつけたリヤカーによる牽引力測定実験を実施した。その結果、アシスト装置の駆動により牽引力が70%程度に減少されることを確認した。
  • パラレルメカニズムを連結した超多関節マニピュレータ(三次元マジックハンドの機構と制御), 中川秀夫、福田祐亮, 近畿大学生物理工学部紀要, 22, 71, 78,   2008年

特許

  • 工作機械の機体形態, 特許第3008960
  • ロストモーションの補正方法, 特許第3389417
  • DYNAMIC ERROR CORRECTING SYSTEM IN A NUMERICALLY CONTROLLED MACHINE TOOL, USP5895181
  • Abnormality detection apparatus for tool and numerical control apparatus provided with same, USP6384560

受賞

  • 2009.3 日本機械学会関西支部賞(技術賞)

競争的資金

  • 科学研究費補助金, 三次元マジックハンド(超多関節マニピュレータ)の研究, 3自由度パラレルリンク機構を関節ユニットとして、これを直列に連結した超多関節マニピュレータの制御方法などを研究
  • 経常研究, 果実収穫用ロボットの研究, 果実対象の温州ミカンは、群生し果軸方向が0から100°にわたっているため特殊ハンドが必要である。ミカンの位置、姿勢を画像処理で判断し、その果軸方向から収穫動作を試みる。
  • 共同研究, 感情表現用顔ロボットの研究, 言語の翻訳と同時に、文脈から怒り・喜び・悲しみ等の感情要素を取り出し、それを表現できるロボットを製作。各感情要素に対応した表情を、眉・目・口の形に変換し、感情レベルに対応して動作させる。