本研究では，地上設置型レーザースキャナにより得られた精密な3次元の屋内環境モデルを環境地図情報として，デプスカメラを用いた3次元の自己位置推定を行うことを目的とする．前報では，モンテカルロ自己位置推定(MCL)アルゴリズムにおいて尤度計算処理の高速化のためにGPUプログラミングの導入を行い，処理速度を評価した．本報では，実環境において自己位置推定実験を行い，推定位置精度の評価結果を報告する．

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移動計測によって取得した点群は、CCDカメラで取得した画像上に３次元座標を写像することで、点群に色を付けることができる。しかし、キャリブレーション誤差や画像の歪みなどのため、点群と画像上の対応位置にずれが生じるために、正しい色情報が得られないことも多い。そこで本稿では、レーザ反射強度と画像との対応付けを行なうことで、群と画像との対応付けを高精度に実現する手法について検討する。

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本研究は，モバイルマッピングシステム（MMS）で同じ領域を複数回計測した際にIMUのドリフトやGPSの誤差が原因で，点群間に生じるずれの修正を目的とする．本報では，点群の絶対位置精度向上を目的としたGCPを用いた点群位置修正の導入ならびに，提案手法の大規模計測データへの適用を目的とした点群の分割と逐次処理手法ならびに，時刻情報と点群重複度を用いたICP適用箇所選択の改良手法を提案する．

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レーザスキャナで取得された大規模点群を検査などに用いるには，視線方向に追従した立体視ができると便利である．前報では，視線追従に適した大規模点群の高速かつ高品質なレンダリング手法について示した．本報では，その手法を立体視デバイスに実装し，その評価を行なう．また，より没入感を高めるためのレンダリング手法について検討する．

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我々はModelingNanoの実現に向けて，分解能が大きく異なる計測データを効率よく処理するための多重解像度モデルを提案した．多重解像度モデルを構築するためには，解像度の異なる画像間の対応付けを正確に行う必要があるが，従来手法では特徴量が類似した画像間の合成は困難であった．そこで，本稿では，顕微鏡画像から抽出したエッジ情報に基づいた画像間合成手法を提案する．

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近年，レーザスキャン技術の発達により，生産設備の大規模な計測点群の取得が容易となった．我々はこれまでに，大規模点群と仮想物体との衝突判定を行う手法を提案し，オクルージョンの判定不能領域を含めた判定を高速に行なえることを示した．本研究では，このような判定に基づいて，搬入物の経路探索を行う手法について検討する．

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近年，高齢者を含む誰もが屋内外の環境を支障なく利用できるかといった環境アクセシビリティの担保が重要となってきている．そこで本研究では，人間行動シミュレーション技術と実環境の3次元レーザ計測点群を組み合わせ，環境アクセシビリティを定量的に評価可能な技術の開発を目的とする．本報では，前報で開発したMoCap-based歩行シミュレーション機能に対し，平地歩行のMoCapデータのみから坂道と階段上のDHMの歩行パターンを生成する機能を開発したので報告する．

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固定式レーザスキャナを用いて得られた大規模点群から，平面や円柱の自動検出が可能となっている．また、生産設備内において構成される大半の部材や装置は，円柱や箱型形状の組み合わせで表現することが可能である．そこで本稿では，大規模点群から抽出された平面を利用することで箱形形状の物体の検出を行い，対象物体の形状を再構成する手法について検討する．

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本研究では，配管系統を効率的にモデル化できる最適スキャナ位置を自動推定する手法を提案する．3Dモデルを用いて計算機上で地上型レーザスキャナのスキャンシミュレーションを行い，擬似的に生成した計測点群から得られた配管系統の認識結果を基に，次の最適スキャナ位置を推定する．最適スキャナ位置の推定を行う際に用いる光線追跡法にDDA(Digital Differential Analyzer)を利用することで処理の高速化を実現した．また，3Dモデル上の配管要素と計測点群から認識された配管要素の比較を自動化することで配管系統の認識率検証の効率化を行った．

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固定式のレーザスキャナを使用することで，生産設備等を大規模な点群情報として取得することができる．大規模点群は包括的に実環境を表現しているが，スキャナから遠い位置では疎な密度となってしまう．一方で，多様な計測機の登場により様々な密度の点群を取得することが可能となった．そこで本研究では，別に取得した高密度な点群を使用して大規模点群を部分的に詳細化する手法，点群処理に適したデータ構造について検討する．

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我々は以前より，化学機械研磨メカニズム解明のために，実証的見地から化学的作用性に関する研磨実験を行ってきた．その結果，SiC単結晶に対し，強酸化剤を援用すると非常に高い研磨レートを実現可能であることを見出した．また，ここに半固定砥粒研磨パッドを用いるとさらに高い研磨レートの実現も可能であることも判明した．本講演ではこれらの我々の過去の取り組みについて紹介する.

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本研究ではサファイアCMPにおける研磨装置の挙動解析を試みることで，その挙動解析における評価パラメータが研磨レートに与える影響について明らかにすることを目的とする．本報ではチラーによって設定される研磨定盤の温度が研磨レート，研磨ヘッドの振動加速度，摩擦係数，研磨パッド表面温度に及ぼす影響を検討し，研磨レートと各評価パラメータの関係性について明らかにした結果を述べる．

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我々は機械加工とプラズマエッチングを融合させた新たな平坦化加工法を提案しており、機械加工とプラズマエッチングを交互に行うことができる装置を開発した。前報では、意図的に凹凸を形成した炭化ケイ素を加工対象として融合加工を繰り返し行い、本加工法の原理検証と実験装置の平坦化性能について報告した。本報では、更に詳細な平坦化性能についての評価を行った結果について報告する。

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難加工材料の高能率・高品位加工をめざし”plasma fusion CMP装置”（B型）を設計・試作し、CMPとP-CVMの同時融合加工から、高能率な加工結果を報告してきた。本報は、更なる高能率加工を追求し、SiC基板を主加工対象として、フッ素プラズマによる融合加工と、酸素プラズマによる表面酸化優勢な支援加工について、加工速度と表面粗さに着目し比較検討した。その結果、融合加工において支援加工を凌ぐ高能率・高品位加工が出来ることを見出した。

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4H-SiC基板をはじめとする難加工材料基板に対し，砥粒を用いず高精度平坦化加工を行う手法として触媒表面基準エッチング法の開発を行ってきた．本研究ではSiC基板に対する加工能率の向上を目的とし，溶液pH及び触媒パッド電位を変化させ実験を行った．その結果，加工速度は溶液pHに対し明確な依存性を示しpH3において最大となった．また，溶液pHに関わらず，酸化領域の電圧を印加することで高速加工が実現可能な反応系の存在を見出した．

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第一原理計算により、これまで未解明であった触媒表面基準エッチング法（CARE）の加工メカニズムの調査を行った。Ptとα-SiO2の界面で生じるSiO2の加水分解反応を解析した結果、Ptの存在下で，水分子の解離とターゲットSiの5配位化、Si-O結合の開裂とH+移動の各過程に要する活性化エネルギーが低下し、Ptの触媒作用による被加工物の加水分解反応の促進がCAREの加工メカニズムであると分かった。

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GaN基板は，LEDでは，単結晶サファイヤ基板に比べて発光効率が約2倍になると言われており，そのことにより消費電力も2分の1にすることが可能である．また，パワーデバイスでは，中，低耐圧領域への用途での開発が進んでいる．さらには，高耐圧領域への開発も進められている．しかし，硬脆材料であるため，高平坦化を行うには複雑な製造工程となり，GaN基板が非常に高価となる．この課題を解決するため，高番手砥石とCMPの単純工程で高平坦化と低コスト化を目指す．第2報では，#8000の高番手研削砥石で1nmRa以下，CMPで0.5nmRa以下を実現した結果を報告する．

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将来型高性能・多機能半導体として脚光を浴びているワイドギャップ半導体材料基板（SiC，GaNなど）の高能率・高品位加工プロセス開発の一環として研究を展開している。本報では、これまで困難であった高能率・高品位加工の両立を目指し、独自に開発した高剛性の高速圧加工装置、ならびに革新的な特殊粘弾性パッド（ダイラタンシー・パッド）を用いた革新的加工プロセスに関する研究開発の内容について報告する。

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SiCやGaN等の次世代デバイス用基板の仕上げ加工では、球状コロイダルシリカ砥粒が用いられてきた。本研究では接触点数と総接触面積の増大化に着眼し、そして、ヘルツの接触理論からの検討と併せて、特殊形状を有する粒子を設計した。その結果、SiC基板の研磨において、球状粒子よりも高効率で高品位な加工を達成した。本講演では、この特殊形状粒子（金平糖形状粒子）を用いた際のSiC基板の加工特性を報告する。

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本研究はファイバードレッサによってドレッシングされた研磨パッドの研磨特性を定量評価することで，ファイバードレッサの有効性を示すことを目的とする．既報からファイバードレッサは累積70時間のドレス寿命試験を実施した後でも研磨レートを維持し，有効性を示した．本報では高速度カメラによるファイバー挙動のその場観察を行い，その挙動とパッドアスペリティの関係に着目してファイバーによるドレスメカニズムを考察する．

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研磨加工において，研磨パッド表面に存在する突起の構造とその微視的な変形挙動は，加工メカニズムを考察する上で重要となる．本研究では，レーザ顕微鏡を用いて研磨に使用した研磨パッド表面形状の評価観察を行い，突起構造の分析とモデル化について検討した．そして，突起構造の変形挙動を表現する新しい力学モデルの検討を行った．

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筆者らは，半導体表面にフェムト秒レーザーを照射した際に発生するコヒーレントフォノンが加工に及ぼす影響を調査し，コヒーレントフォノン励起に起因する加工現象を半導体表面の除去加工に応用することを提案し，その妥当性の検証を行っている．本報では，提案手法の妥当性を検証するため，ダブルパルスでコヒーレントフォノンの励起面の加工を試みた結果について報告する．

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非鉛圧電体の(Bi,Na,Ba)(Ti,Mn)O₃と(Sr,Ca)₂NaNb₅O₁₅に着目し、連続駆動法、バースト法で、ハイパワー特性を評価し、ハードPZTよりも優れた特性を明らかにした。応用として(Sr,Ca)₂NaNb₅O₁₅積層圧電体で片持ちはり超音波モータを開発。その駆動特性は、ハイパワー特性を反映し高い出力密度が得られ、環境に優しい圧電デバイスが期待できることがわかった。

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本研究では，小型・軽量化が可能な空圧比例制御弁の開発を行っている．この制御弁は流路に封入された微粒子を励振し，複数存在するオリフィスの開度を連続的に調整できる機構となっている．微粒子の励振には圧電素子を用いることから，高い応答特性が見込まれる．そこで本報では，作製した制御弁の応答特性について振動子の性能と，圧力特性より評価を行った．

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1立方ミリメートルのステータを用いた超音波モータの開発を行っている．ステータ穴の内周面に3波発生する振動モードを用いることで，1mmほどのサイズであっても駆動することができる．本研究では，ステータとロータの間の予圧や，印加電圧の大きさを調整することによって出力の向上に取り組んだのでその結果を報告する．

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近年モータ等の各種回転体はその小形化や高出力化のために高速化が求められている.しかし,回転数の増加に伴い回転体に生じる風損が著しく増大するという問題がある.風損低減法の１つとしてスパイラル溝を用いた自己減圧が有効と考えられるが,10数μｍの微小浮上量の維持が課題である.本研究では,スパイラル溝自己減圧装置のための微小浮上量の維持を可能にする浮動ブッシュ機構を開発し,浮上特性と実現可能性を評価した.

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本研究室では圧電アクチュエータを用いた浮上機構に関する研究を行っている。浮上機構は圧電アクチュエータの鉛直振動によって生じるスクイーズ膜効果を用いて浮上する。共振状態であっても圧電アクチュエータの振動振幅が小さい場合、浮上機構は浮上せず、振動振幅が浮上量に影響を与える。そこで、本稿では、振動振幅を生じる印加電圧、負荷電流、電圧と電流の位相差の関係について述べる。

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本研究室では圧電素子と電磁石を用いた自走式5自由度インチワームを製作した。多自由度の微小な動作が可能なインチワームを利用し、小型産業用ロボットへの応用を試みている。これを実現するには、インチワームの微小な動作が求められる。小型産業用ロボットへの応用の前段階として、インチワームの動作を表面粗さの異なる床面で行い検証した。本稿では、インチワームの動作表面の表面粗さと、インチワームの1ステップあたりの変位量の関係を明らかにする。

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圧電応用アクチュエータの一種にSmooth Impact Driving Mechanism(SIDM)があり、機械的共振を利用することで入力電圧の低電圧化を可能とした共振型SIDM(RSIDM)も開発されている。しかし、RSIDMはアクチュエータの機械共振のみを利用するために厳しい加工精度が要求される。本研究では、電気及び機械的共振を利用することで、電気的外部素子による制御で低駆動電圧できるハイブリッド共振型SIDMを提案する。

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圧電アクチュエーターSIDMの改良型であるR-SIDMは共振現象を用いることで疑似のこぎり波形を励振し、駆動する。これにより駆動電圧を低減し、温度上昇を抑えることができる。本研究では伝達マトリクス法を用いることでR-SIDMのシミュレーションモデルを構築し、駆動の様子をシミュレーションした。また、駆動条件を変えてシミュレーションを行うことでR-SIDMの発生力や速度等の特性向上に関する検討を行った。

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身の回りに存在する環境エネルギーから、比較的小さな電気エネルギーを獲得する“Energy harvesting”に関する関心が、近年国際的に高まりつつある。この技術の最大の特徴は、環境エネルギーが存在している限り半永久的に電力を供給することができる点にあり、電池交換や電気配線を必要としないデバイスへの応用が期待されている。本講演では、柔らかさや強靭性を特徴とした圧電ポリマーを用いた振動発電応用に関して、その定量的扱いと可能性について、実施例を交えながら紹介する。

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シリコーン系誘電エラストマを用いた面隆起型アクチュエータが報告されている．より大きなひずみの得られるアクリル系素材を用いると変位の拡大が可能であると考えられるが，アクリル系素材では面隆起型アクチュエータを実現するために必要な凸型の初期形状を成型することが．そこで本研究では，初期形状を凸型に保つため空気圧を併用し，既存のアクチュエータよりも大きな変位を実現した．

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微細構造を創成した機能表面のニーズが高まっている．本研究ではフライス加工を対象とした高速工具サーボによる微細構造の創成を目的とし，そのために必要な磁束密度を用いた位置決めを実現する超磁歪素子駆動微動機構を開発する．具体的には超磁歪素子をアクチュエータとすると共に，ホール素子を用いて逆磁歪効果による磁束密度変化から微小変位の推定を行う．さらに，その変位をフィードバック制御し微小位置決めを実現する．

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積層印刷によって製作された直交電極群を有する静電アクチュエータを用いて2自由度駆動が実現されている．同アクチュエータにおいては下層電極をX軸駆動用電極，上層電極をY軸駆動用電極として駆動を行っているが，下層電極を用いて駆動を行う際に上層電極の存在や電位が駆動性能に影響を及ぼす可能性が懸念されている．本研究では上層電極が下層電極の駆動性能に及ぼす影響を評価した．

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積層型圧電アクチュエータに，一定予圧を加えた状態で正弦波状に電圧駆動すると，条件により変位振幅が増大する．また圧電素子の誘電率も予圧によって変化する．これまでも測定器の制限から低い駆動電圧範囲における荷重下特性を調べてきた．本報では，駆動限度程度までの広範囲で変位と誘電率の同時計測で調査した結果，全域にわたって変位と誘電率の特性の変化の傾向が異なることを確認できたので，その結果を報告する．

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焦電効果はキュリー点付近で極大値を取ることが知られており、高温環境では熱機械変換効率が向上する。本研究では、高温環境におけるPZTの焦電定数を評価し、室温と比較して2.5倍の値を示すことを確認した。さらに、焦電効果を用いて積層圧電アクチュエータの駆動実験を行った。温度制御を行った際に、温度変化量に比例した出力が得られることが分かった。

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Hard-type piezoelectric materials have been utilized in various high power applications, in which usually requires to be driven under high vibration level. However, under high stress piezoelectrics show significant nonlinear behavior, which should be taken as one of the criteria. In this study, nonlinearity in lead-free CuO-(K,Na)NbO3 transducers was investigated. The CuO-(K,Na)NbO3 transducers were cut from ceramics, which were fabricated via hydrothermal method. In the burst mode measurement, the transducers after excited by a burst excitation began free vibration. The equivalent mechanical loss and the reciprocal of equivalent stiffness were determined by velocity decay rate and resonance frequency, which were given by the velocity-time curve. The admittance curves of the transducer under high voltage were also measured via a frequency response analyzer. In the admittance curve, around the resonant frequency the values are not consecutive (jumping phenomenon); also a hysteresis appears between upward and downward sweeps, indicating the existence of nonlinearity. A model containing the nonlinear terms was proposed and adopted to fit the admittance curves. From the curve fitting the nonlinear coefficients and force factor could be determined and compared with those of Pb(Zr,Ti)O3 transducers.

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圧電体は単位体積の出力が大きいという特徴を持っており強力超音波デバイスとして様々な面で応用されている。圧電体は高負荷条件での駆動が想定されるが、高負荷条件での圧電振動では非線形成分の影響が顕著になることでＱ値の減少や圧電定数等の物理定数の変化といった問題が確認されている。この問題について先行研究を踏まえ、2次高調波の測定により非線形圧電特性の理解を深めるため、温度上昇による影響を排除する計測システムを構築した。

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本研究では大出力可能な圧電アクチュエータの開発を目指している。座屈式と呼ぶ新方式の変位拡大機構を用いて、エネルギ結合係数0.7程度を得ながら、出力変位を50倍以上に拡大可能なユニットを用いる。５ｍｍ程度の拡大変位を利用して、複数ユニットによりラックを連続駆動可能なアクチュエータを考案した。動作特性解析により、正弦波電圧入力を用いることで推力制御が可能な事を明らかにした。

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超音波振動する面にテーパ加工を施した面を対向させると，ポンプ効果が発現することを見出した．内部配管を備えた超音波振動子及びテーパ加工を施した対向子を製作し，それを用いた超音波ポンプによりゲージ圧測定を行った．その結果より対向子の外周にテーパ加工を施すと管内の流体を吐出し，中央に施すと管内に流体を吸引できることを確認した．本報ではそのポンプ効果の観測結果を報告する．

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我々は，中空菅上にリング型PZTを等間隔に配置することでポンプ部と流路部が一体化した中空菅マイクロポンプの開発を行っているが，中空管内を通る液体輸送量が微量であるため，流量増加が必要である．しかし，既報よりリング型PZTに溝を付加することで性能向上が確認されているが，最適溝条件の確定がされていない．そこで溝条件のひとつである溝割合に着目し，性能向上を目的としたFEM解析による最良溝割合の探索を行う．

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移植待機中など重度の心臓病患者に対して人工心臓が用いられるが，その際の問題点として血液凝固等が挙げられる．そこで本研究室ではリスク回避を目的に血管にポンプ機能を付与する研究を行っている．しかし，ポンプに用いられるC型形状圧電材料の変形挙動は不均一という問題点がある．そこで本研究では，C型形状圧電材料単体に比べ変形挙動の均一化が可能な複数個配置型モデルを用いての圧電解析を行い，性能評価を行う．

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本研究ではこれまでに，スクイーズ膜効果を利用した触覚呈示装置に関して研究を行っている．MRIなど強磁場環境下に本触覚呈示装置を適用することができれば，触覚と脳活動の関係にまで議論を進めることができるものと考える．そこで本稿では，触覚呈示装置の駆動源であるボルト締めランジュバン型振動子について，強磁場環境下における使用を目的とした試作設計を行った．

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PZTはその高い圧電特性を生かし、超音波モータなどの小型アクチュエータに用いられている。超音波アシスト水熱合成法は超音波照射を行わない場合と比べ、チタン基板上にPZTを厚く成膜することができる。しかし、膜厚を得るために複数回成膜する場合、1回目と同じ前駆体溶液では1回目の成膜と同じだけの膜厚を得ることはできない。そのため、本研究では複数回成膜で十分な膜厚が得られる条件について研究を行った。

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ランジュバン型振動子を用いた超音波噴霧は，静電塗布に比べて吐出量が多く，広範囲塗布に適している．その半面，成膜において粒度分布や微細化とともに効率的な液滴塗布が課題である．そのため，霧化部にエアによるガイドを設け，流速を上げることで塗布効率の向上が図られると考えられる．本研究では，超音波噴霧における液滴生成の様子を観察しながら，エアで塗布方向を制御し，効率的で均一な噴霧手法について検討を行なった．

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超音波振動する面の鉛直下方向に物体が非接触支持される現象は超音波支持と呼ばれる．しかし，浮上体と振動面の対向する面積と浮上する力に上限があることがわかった．また，この現象において，空気の出入りがある境界部で吸引力が発生していることが報告されている．そこで，振動面の形状を変更し，境界部を増やすことによってこれらの問題の改善を提案する．本報では新たに製作した振動子の作用力の測定を行った．

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本稿では、精密ボールねじの最新技術動向について紹介する。当社が 18 年にわたりJIMTOF出展機を調査してきた傾向からは、ボールねじに対する更なる高精度・高速化の要望が読み取れる。このような背景を見据えて、軸芯冷却方式とナット冷却方式を併用したハイブリッド冷却方式ボールねじの特長について述べたほか、機械の共振・共鳴の原因となりやすいボール転走音を低減した高速・静音IIボールねじについて解説した。

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セミクローズド制御の精密位置決め装置では，ボールねじの熱膨張による位置決め誤差が発生する．本研究では，ペルチェモジュールによる冷却システムを用いステージ上面及び玉軸受支持台両側面の計3箇所を冷却することで、ねじ軸の温度を一定に保ち、熱膨張量を低減することを目的とする．実験の結果、ボールねじの熱膨張量を2μmまで低減することに成功した．

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前報までに，わずかにリードの異なるボールねじを同軸上に二重に配置した同軸二重差動ボールねじを試作した．本報では，同軸二重型差動ボールねじとステッピングモータを一体化した超高分解能リニアステッピングアクチュエータを新たに試作し，その位置決め分解能と送り精度を実験により評価している．さらに送り誤差の補正方法について検討し，開ループ制御による簡便な補正法の有効性を検証している.

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ボールねじのリードと予圧が送り駆動系のエネルギ効率に及ぼす影響を調査した．被駆動体に軸方向負荷を印可した状態で等速送り運動を行ったときのモータの消費エネルギを測定し，軸方向負荷から算出される仕事との関係からエネルギ効率を計算した．複数の軸方向負荷および送り速度で実験した結果，エネルギ効率は送り速度および仕事により変化し，ボールねじのリードと予圧がその変化に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった．

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