友國 伸保(トモクニ ノブヤス)

工学部 ロボティクス学科講師

Last Updated :2024/07/20

■教員コメント

コメント

ロボットに代表されるコンピュータ利用の機械制御について研究しています。特に、車いすのような個人用移動体を小さく、使いやすくするための研究を行っています。

■研究者基本情報

学位

  • 博士(工学)(2005年03月 横浜国立大学)

現在の研究分野(キーワード)

ロボットに代表されるコンピュータ利用の機械制御について研究しています。特に、車いすのような個人用移動体を小さく、使いやすくするための研究を行っています。

研究分野

  • 情報通信 / 機械力学、メカトロニクス

■研究活動情報

論文

  • Nobuyasu Tomokuni
    Journal of Robotics and Mechatronics 34 1 47 - 53 2022年02月 
    This paper presents a miniature motorcycle robot developed for the purpose of research on attitude control at the time of traveling and resting a motorcycle mobile body. The miniaturization has been achieved by developing a small board using MPU and FPGA as a controller. This motorcycle mobile robot has a mechanism featuring the use of an inertial rotor in addition to the steering mechanism of a common motorcycle. The use of the inertial rotor enables the balance to be maintained even at the time of rest. Using this function of being able to maintain balance even at the time of resting, we measured the effect of a steering operation on balance and successfully compared it with the theory. Furthermore, balanced traveling is achieved by using only an inertial rotor at a low speed and only steering at high speed.
  • Koyachi Noriho; Huang Jian; Tatsuno Junya; Shirai Atsushi; Shibata Mizuho; Tomokuni Nobuyasu; Tagami Masaharu; Matsutani Yuki
    Journal of Robotics and Mechatronics 34 1 6 - 9 富士技術出版株式会社 2022年 

    An outline of the Advanced Robotic Technology Research Center, Kindai University Fundamental Technology for Next Generation Research Institute is given. The research activities of the Advanced Robotic Technology Research Center are classified into the following five fields, field robotics, medical and welfare robot, dynamics controlled robot, soft-robotics, and parallel link robot.

  • Yuya Onozuka; Nobuyasu Tomokuni; Genki Murata; Motoki Shino
    ROBOMECH Journal 7 1 2020年12月 
    AbstractThe wheelchair is the major means of transport for elderly and physically disabled people in their daily lives. However it cannot overcome architectural barriers such as curbs and stairs. In this study, we developed an inverted-pendulum-type robotic wheelchair for climbing stairs. This wheelchair has a seat slider and two rotary links between the front and rear wheels on each side. When climbing stairs, the wheelchair rotates the rotary links while maintaining an inverted state of a mobile body by controlling the position of the center of gravity using a seat slider. In previous research, we confirmed that the wheelchair can climb by applying the control method consisting of a center-of-gravity control phase and rotary link control phase. However, it took approximately 15 s to rotate the rotary links during climbing because faster climbing causes the movement of wheels and the wheelchair to fall. This paper focuses on a control method to restrain the movement of the wheels when the stair climbing speed is increased. We realized that the movement was caused by forces acting on the pitch angle, such as the inertial force and the reaction of the driving force. We proposed the method considering the dynamic equilibrium of the pitch angle and confirmed the effect of the restraining wheels’ movement when the proposed method was applied.
  • Yuya Onozuka; Nobuyasu Tomokuni; Genki Murata; Motoki Shino
    IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems 4114 - 4119 2020年10月 
    The wheelchair is the major means of transport for elderly and physically disabled people in their daily lives. However it cannot overcome architectural barriers such as curbs and stairs. In this study, we developed an inverted-pendulum-type robotic wheelchair for climbing stairs. The wheelchair has a seat slider and two rotary links between the front and rear wheels on each side. When climbing up stairs, the wheelchair rotates the rotary links while maintaining an inverted state of a movable body by controlling the position of the center of gravity using the seat slider. In previous research, we proposed the control method for climbing up stairs using the rotary links and seat slider, confirming a period of approximately 5 s to rotate the rotary links. In this paper, we propose a control method for going down stairs, and experimentally verify the control effectiveness and stability.
  • Fall Avoidance Control of Wheeled Inverted Pendulum Type Robotic Wheelchair While Climbing Stairs
    Nan Ding; Motoki Shino; Nobuyasu Tomokuni; Genki Murata
    World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Medical, Health, Biomedical, Bioengineering and Pharmaceutical Engineering 11 4 2017年03月 [査読有り]
  • 黄 健; 岡 正人; 矢野 智昭; 小谷内 範穗; 樹野 淳也; 友國 伸保; 柴田 瑞穂
    近畿大学次世代基盤技術研究所報告 = Kindai University Research Institute of Fundamental Technology for Next Generation 7 7 21 - 26 近畿大学次世代基盤技術研究所 2016年07月 
    1. センター活動
  • 黄 健; 岡 正人; 矢野 智昭; 小谷内 範穗; 樹野 淳也; 友國 伸保; 柴田 瑞穂
    近畿大学次世代基盤技術研究所報告 = Kinki University Research Institute of Fundamental Technology for Next Generation 6 6 20 - 26 近畿大学次世代基盤技術研究所 2015年06月 
    1. センター活動
  • 黄 健; 岡 正人; 樹野 淳也; 友國 伸保; 柴田 瑞穂
    近畿大学次世代基盤技術研究所報告 = Kinki University Research Institute of Fundamental Technology for Next Generation 5 5 20 - 23 近畿大学次世代基盤技術研究所 2014年06月
  • Nobuyasu Tomokuni; Motoki Shino
    2012 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS) 5367 - 5372 2012年 [査読有り]
     
    In this paper, we describe the motion control for a personal mobility robot (PMR) that is a wheeled inverted pendulum vehicle. The structure of the PMR consists of a seat slider and two independent leg wheels attached on either side; this enables the driver to mount the PMR by changing the vehicle's height from the squatting position to the standing position. In addition, this structure can control the roll posture of the vehicle and thus prevent the PMR from toppling over because of a short tread. The seat slider facilitates a stable pitch posture with suitable control. We present an overview of the kinematic structure, three-dimensional dynamics model, and control method based on the linear-quadratic regulator (LQR), in order to achieve stable control of the PMR.
  • N Tomokuni; M Saiga; T Yabuta
    2005 5TH IEEE-RAS INTERNATIONAL CONFERENCE ON HUMANOID ROBOTS 259 - 264 2005年 [査読有り]
     
    This paper describes the design issues of distributed control system for compact humanoid robots. First, structure of distributed servo controller is proposed which is connected to a real-time serial interface. This servo-controller system has torque control function by improving a servo-controller of a conventional radio-control servomechanism. By use of this proposed distributed controller, a compact humanoid robot with 22 degrees of freedom is made which has compliance control function. Experimental results give good evidence of the proposed distributed controller architecture.
  • 友國 伸保; 藤堂勇雄; 藪田哲郎
    日本機械学会論文集C編 71 708 920 - 927 日本機械学会 2005年
  • 雑賀優; 友國 伸保; 黄 健; 藪田哲郎
    計測自動制御学会論文集 141 11 939 - 941 計測自動制御学会 2005年 
    A compact humanoid named as "ALPHA" was developed with 22 conventional radio-control servomotors whose servocontrol systems were newly designed to add both torque control and sensing system. By use of these functions, compliance controls were applied to the humanoid legs so as to give soft stiffness to its joints. We examined jumping action and analysis of the humanoid although the jumping action of the humanoid is usually very difficult to be realized due to its body weight. The results show that the soft stiffness obtained by the proposed compliance control is very useful for impact absorption especially at the knee joints.
  • 友國 伸保; 雑賀優 藪田哲郎
    日本機械学会論文集 71 708 2578 - 2585 日本機械学会C編 2005年 
    This paper describes a torque control servomechanism for small size robots. As a well known actuator for small size robot, a radio-control servomechanism has been used recently. These radiocontrol servomechanisms on the market has its position-controller inside. Robot system can use these servomechanisms as the open-loop type position servo system. Though, the controller has not the torque control ability which is essential function for robot system. Thus, we made a motor driver for the radio-control servomechanism which can control output torque by controlling current supplied to motor. In this paper, we confirm torque control function of the motor driver. Then, a small size humanoid was made up by use of the motor controller and radio-control servomechanisms, which has the torque control function. Experimental results show that smart compliance control can be realized. It gives softness of the robot movement, which such a small humanoid has not obtained yet.

MISC

講演・口頭発表等

  • VR を用いた遠隔操作における 利便性向上のための画像提示領域  [通常講演]
    野村 亮介; 友國 伸保
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演 会'23 2023年06月 口頭発表(一般)
  • 小型 Linux シングルボードコンピュータを用いたコントローラ  [通常講演]
    友國 伸保
    日本機械学会ロボティクス・メカト ロニクス講演会'23 2023年06月 口頭発表(一般)
  • 移動形態可変型倒立二輪移動ロボット ―倒立制御のための慣性ロータの取り付け―  [通常講演]
    友國 伸保
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演 会'23 2023年06月 口頭発表(一般)
  • 動歩行小型 4 足歩行ロボットの設計制御  [通常講演]
    大西 裕也; 小谷内 範穂; 友國 伸保
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'22 2022年06月 口頭発表(一般)
  • 移動形態可変型二輪移動ロボットの動作計画  [通常講演]
    金子 幸寛; 小谷内 範穂; 友國 伸保
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'22 2022年06月 口頭発表(一般)
  • スライダ内蔵回転リンク機構を持つ階段昇降ロボットの設計と制御  [通常講演]
    吉村 典; 石丸 諒; 友國 伸保; 小谷内 範穗
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'22 2022年06月
  • ラズベリーパイ 4 を用いた小型二足歩行ロボットの歩行制御  [通常講演]
    吉賀 后伴; 友國 伸保; 小谷内 範穗
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'22 2022年06月
  • VR を用いた遠隔操作における 利便性向上のための画像提示手法  [通常講演]
    野村 亮介; 友國 伸保
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演 会'22 2022年06月 口頭発表(一般)
  • 動歩行小型4 足歩行ロボットの設計制御  [通常講演]
    大西 裕也; 小谷内 範穂; 友國 伸保
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2021 2021年06月 ポスター発表
  • 不確かなパラメータを有する倒立振子型移動体の 挙動特性を考慮した姿勢安定化方策  [通常講演]
    原 丈裕; 伊藤 汐音; 友國 伸保; 村田 元気; 小竹 元基
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2021 2021年06月 ポスター発表
  • 前後二輪型ロボットの制御シミュレーション  [通常講演]
    金子 幸寛; 小谷内 範穂; 友國 伸保
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2021 2021年06月 ポスター発表
  • スライダ内蔵回転リンク機構を持つ階段昇降ロボットの設計と制御  [通常講演]
    石丸 諒; 友國 伸保; 小谷内 範穂
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2021 2021年06月 ポスター発表
  • 回転リンク内にスライダ機構を持つ新型階段昇降ロボットの制御  [通常講演]
    吉村 典; 友國 伸保; 小谷内 範穗
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2021 2021年06月
  • Raspberry Pi 4とROS2を用いたデプスカメラによる環境測定  [通常講演]
    吉賀 后伴; 友國 伸保; 小谷内 範穗
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2021 2021年06月 ポスター発表
  • 小型二足歩行ロボットの重心位置測定を目的としたフォースプレート製作  [通常講演]
    矢野 翔平; 友國 伸保; 小谷内 範穂
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2021 2021年06月 ポスター発表
  • 2輪倒立型階段対応車いすの重心推定  [通常講演]
    友國 伸保
    第34回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2016) 2016年09月 口頭発表(一般)
  • スライダ・脚車輪付き倒立2輪移動ロボットにおける外乱を考慮した倒立開始シーケンス  [通常講演]
    友國 伸保
    計測自動制御学会SI部門講演会SI2014 2015年12月 口頭発表(一般)
  • FPGA とマイコンによるネットワーク接続可能な小型リアルタイムコントローラ  [通常講演]
    友國 伸保
    日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会'05 2015年05月 口頭発表(一般)
  • スライダ付き倒立2輪移動機構による階段昇降ロボット  [通常講演]
    友國 伸保
    計測自動制御学会SI部門講演会(SI2014) 2014年12月 口頭発表(一般)
  • 脚車輪機構とスライダを併用する倒立二輪移動体の制御設計  [通常講演]
    友國 伸保
    第12回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会 2012年12月 京都 第12回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会
  • 友國 伸保; 小竹 元基
    IEEE/RJS International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2012) 2012年10月 ポルトガル IEEE/RJS International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2012)
     
    In this paper, we describe the motion control for a personal mobility robot (PMR) that is a wheeled inverted pendulum vehicle. The structure of the PMR consistsof a seat slider and two independent leg wheels attached on either side; this enables the driver to mount the PMR by changing the vehicle’s height from the squatting position to the standing position. In addition, this structure can control the roll posture of the vehicle and thus prevent the PMR from toppling over because of a short tread. The seat slider facilitates a stable pitch posture with suitable control. We present an overview of the kinematic structure, three-dimensional dynamics model, and control method based on the linear-quadratic regulator (LQR), in order to achieve stable control of the PMR.
  • パーソナルモビリティロボットの脚車輪を用いた姿勢制御  [通常講演]
    友國 伸保; 小竹 元基; 鎌田
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2009(robomec'09) 2009年 日本機械学会(博多) 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2009(robomec'09)
  • 倒立2 輪移動体の脚車輪とスライダ機構を用いた走行安定性制御  [通常講演]
    友國 伸保; 小竹 元基; 鎌田
    日本機械学会第17 回交通物流部門大会講演論文集 2008年 日本機械学会(川崎市) 日本機械学会第17 回交通物流部門大会講演論文集
  • アクティブキャスタによる分散アクチュエーションモジュールの実現  [通常講演]
    友國 伸保; 金 奉根; 谷川; 民生; 大場; 光太郎; 平井 成興
    SICE-ICASE International Joint Conference 2006 2006年 韓国釜山BEXCO SICE-ICASE International Joint Conference 2006

担当経験のある科目_授業

  • 加工学近畿大学 工学部
  • メカトロニクス近畿大学 工学部
  • 計測・センサ工学近畿大学 工学部
  • ロボット機構学近畿大学 工学部

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業
    研究期間 : 2006年 -2006年 
    代表者 : 友國 伸保
     
    一般的な人間の生活環境下で作業を遂行するロボットには,多自由度かつ,ドア等の力学的拘束のある物体のハンドリングを行ったり,稼働中の周囲環境との予期しない接触等に対して柔軟に対応できる能力が必要である.このような力学的干渉を伴う作業を実現するためには,全身に動的な"しなやかさ"を持つロボットが必要である.平成18年度はこのようなコンパクトかつ"しなやかさ"を持つロボットを構成するためのハードウェアの開発を行った.開発したハードウェアは分散型小型モータコントローラと複数のモータコントローラを統合する小型ローカルコントローラである.開発したモータコントローラはFPGAを用い,電流からDCモータを用いたアクチュエータの出力トルクを計測・制御可能である.実際に設計,試作したハードウェアに対して性能確認を行い,PWM駆動の確認およびPWM駆動時の計測電流値の直線性を確認した.しかしながら,従来の通信プロトコルでは通信の容量および信頼性において不足が認められたため,今後これらの問題点を解決するために改良型の通信プロトコルの設計を行う.また,本モータコントローラを用いた場合のアクチュエータ全体の性能を確認するため,モータ制御性能を確認するための計測装置を新たに製作した.本計測装置は高分解能エンコーダ,パウダブレーキ,トルクセンサから構成され,モータの静特性だけでなく動特性をも計測可能とするものである.今後はこれまでに試作したハードウェアを用いて,通信プロトコルおよび電流制御を行うためのソフトウェアの開発,アクチュエータ全体での性能の確認を行ない,更に複数アクチュエータを用いたシステムへの動力学適用の問題を扱っていく.

産業財産権

  • 特開2010-058604:移動体、倒立型移動体、及びその制御方法  2010年03月
    友國 伸保, 小竹元基, 梶間日出輝, 仙波
  • 特開2010-058603:倒立車輪型移動体、及びその制御方法  2010年03月
    友國 伸保, 小竹元基, 梶間日出輝, 仙波
  • 特開2007-193736:機能可変型ロボットシステムおよび機能可変型ロボット制御方法ならびに機能可変型ロボット制御プログラム  2007年08月
    谷川 民生, 友國 伸保

その他のリンク