近年，現況把握やシミュレーションの利用に向けた，3次元計測データに基づく現況を忠実に反映した屋内環境の迅速再構成技術への要求が高まっている．本研究では，ToFセンサ搭載MRデバイスを用いた，オンサイトでの再構成モデルのリアルタイムMR確認を可能とする屋内環境再構成技術の確立を目的とする。本報では，ボクセルモデルを利用したToFセンサ取得点群からのリアルタイム屋内環境再構成手法を提案する．

工業設備の改修シミュレーションを効率よく行うには、正確な部材認識が重要である．これまでの研究では，機械学習を用いた部材認識手法を検討してきた．しかし，既存の機械学習では，学習データ不足から，一部の部材では適切に識別が行えないという問題があった．本研究では，部材のCADデータと実測データの差異を用いたデータ拡張手法と，点群特徴量抽出手法に着目し，部材形状の識別精度が向上する手法について検討する．

マイクロ流体デバイスによる液滴生成は，様々な分野で注目されており，近年は産業応用も進んでいる．しかし，マイクロ流路における問題点として，処理能力の低さや目詰まりといった問題が挙げられる．そこで，我々はこれらの問題を克服するために，並列化が容易なポストアレイとシースフロー型の送液機構を組み合わせた液滴生成デバイスを開発している．本報では，ポストの形状が液滴生成挙動へ与える影響を実験的に検討した．

直径がdとD(＝2d)の線径が異なる極細ワイヤを用いてピッチが2√2･d)となるマイクロねじとマイクロナットを製作した．このマイクロねじのねじ山形は，直径dの凸半円と，直径Dの凹半円を連結したねじ山形となり，線径が同じ極細ワイヤで製作したマイクロねじに比べ，製作し易く，ねじ山の強度が高い特徴を持っている．本報では，このマイクロねじの構造と製作方法，および，測定した特性について報告する．

超極細ワイヤを用いて，円輪の外周に外歯車を／内周に内歯車を成形したマイクロ２段歯車と，この歯車に噛み合うマイクロ小歯車を製作し，これらを組み合わせたマイクロ歯車減速機を考案・開発した．本報では，直径1mmの黄銅ピンとステンレスピンを円輪の外周と内周に交互に密着配置し，黄銅ピンを円輪に半田付けした後，ステンレスピンを取り除くことで，外歯40歯，内歯32歯の内歯外歯歯車を試作した結果について報告する．

線径が30μｍの超極細ワイヤを用いて，歯形が円断面となるモジュールｍ＝19.10μｍ，歯数22歯のマイクロ平歯車を製作し，この２つのマイクロ歯車が噛み合って回転することを実験で確かめている．本報では，歯形が直径20.00mmの円断面となる精密歯車を製作し，歯数が偶数歯／奇数歯の２つの歯車，および，３つの歯車が噛み合ったときの，噛み合い特性について，理論的・実験的に解析した結果について報告する．

3D printing has been becoming increasingly helpful and economical for the rapid fabrication of microstructures recently. In this study, we have employed a low-cost stereolithography 3D printer to fabricate a polymeric microfluidic device consisting of a flow-focusing droplet generator (orifice size, 210 μm) and periodical arrays of square micro-posts (210 μm x 210 μm) with the height of 420 μm for the sorting of the droplets based on their sizes. Using a photocurable acrylate monomer as the dispersed phase and aqueous polyvinyl alcohol solution as the continuous phase, we observed the formation of primary droplets with an average diameter of 240 μm together with the satellite droplets. Subsequently, the produced main and satellite droplets were continuously separated through the periodical micro-post arrays based on their sizes.

水面移動ロボットはサイズや重量の制限があるため十分な制御が行われていないため所望の動作を実現すること難しい.本研究では水面移動ロボットが推進の際に出た水面の波面を機械学習による画像分類を利用し,読み取り振動数ごとに分類,推進旋回に適したパラメータを計算する手法について提案検証をおこなった.

Step emulsification is widely studied to generate uniform droplets because the droplet size is insensitive to flow fluctuations and mainly influenced by the nozzle geometry. Although various step-emulsification devices have been developed, the accumulation of droplets near the nozzle exit has been a common issue. Here, we propose a novel step-emulsification device consisting of parallel nozzle channels crossing a vertical slit. We fabricated parallel nozzle channels of 20-um height in PDMS (dimethylpolysiloxane) by soft lithography. The vertical slit of 500-um width was machined in a stainless-steel block. The dispersed and continuous phases were an acrylate monomer and an aqueous polyvinyl alcohol solution. When the dispersed and continuous phases were infused from two opposed ends of the parallel channels at appropriate flow rates, droplets were pinched-off in the dripping regime at the nozzles facing the vertical slit. The produced droplets flowed out along the slit in time, which could avoid their aggregation and coalescence. The obtained droplets had an average diameter of 78 µm with a coefficient of variation of ~5%.

Step emulsification is widely used for microfluidic droplet generation. In step emulsification, however, the accumulation of droplets near the nozzles can cause their coalescence, deteriorating the monodispersity of the product. Here, we propose a method for inhibiting droplet clustering near the step-emulsification nozzles by arranging deterministic lateral displacement (DLD) microposts. The opening width and the height of the nozzles were 124 um and 14 um, respectively. The diameter, the gaps, and the height of the posts were 52 um, 48 um, and 109 um, respectively. Critical diameter of the post array was 40 um. Corn oil and 2 wt% polyvinyl alcohol (PVA) solution were used as the disperse phase and the continuous phase, respectively. The main droplets having diameters of ~ 53 um and satellite droplets having diameters of ~ 4 um were generated at the edges near the nozzles. Then, the main droplets migrated across the DLD micropillar array with a small angle away from the nozzles, while the satellite droplets flowed along the flow direction.

マイクロマシン用のマイクロ内歯かさ歯車として，凹んだ円錐形に成形した3つの円管を同心円に配置し，これら円管の内面と外面に極細ワイヤを密着配置し，さらに，この極細ワイヤを凹円錐面に配置することで，極細ワイヤがマイクロ内歯かさ歯車の歯となる新しい歯車を考案した．本報では，線径が2.5mmのワイヤを用いた，内歯かさ歯車の試作結果と噛み合い実験結果について報告する．

機械要素の接触面の境界条件は切削力や稼働状態等に依存すると考えられ，実稼働応答に基づきシミュレータの境界条件を逐次更新することが望まれる．本研究では，複数の低次元状態空間モデルを作用反作用の原理により接続することで，逐次的に境界条件を変更できるデジタルツインを作成し，粒子フィルタと組み合わせることで境界条件パラメータの推定システムを構築した．シミュレーションや実験によりその妥当性を検証した．

切削加工の自動化に向け、切削加工中の状態を決定する指標が必要である。本研究では切削加工における加工状態の判別を行うことを目的とした。加工中の3軸加速度データ、刃物の回転速度・刃数を前処理したものを入力データとし、自己符号化器をベースとした教師ありの深層学習を行った結果、切削加工時の加工状態判別および特徴空間のクラスタリングが可能となった。AIの出力から切削加工中の状態を決定することが可能になった。

本研究では，ドリル加工を対象とした工具摩耗予測の精度向上を目的として機械学習を用いた新たな手法を提案する．多様な工具径のドリル，被削材，切削条件の下で加工実験を行い，切削力と工具摩耗幅を計測する．その上で，工具の新品状態からの切削力の変化量を訓練データとして工具摩耗幅の予測を試みる．従来手法との比較実験を通じて，学習結果と切削力の変化量の関係および提案手法の有用性を示す．

機械加工の異常検知を自動で行うことの重要度は増している．本研究では加工中の作業音から切削条件，特に送り速度をディープラーニングで推定し，それと設定した送り速度を比較することで異常検知を試みる．モータで工具送りを与える際の動作音が識別率を低下させることがわかったので，その対策を行ったデータセットを作成した．その結果，動作音が含まれていても高い正解率で旋削音から送り速度の識別ができた．

これからの日本のモノづくりにおいて，少子高齢化にともなう労働力不足が大きな課題となっている．そこで，高度な生産活動支援や技術伝承の効率化を目的に、モノづくりで取り扱われるノウハウなどを人の思考過程にもとづいて形式知として表現できる知識モデル，および入出力情報から知識モデルを自動探索するアルゴリズムを開発し，旋削加工における加工知識を開発技術に組込むことができた．

This study deals with how to develop big data analytics for smart manufacturing. The analytics consists of five integrated systems: big data preparation system, big data exploration system, data visualization system, data analysis system, and knowledge extraction system. The functional requirements of the systems are elucidated. In addition, a JAVA-based system is developed to materialize the proposed analytics. Moreover, the analytics is applied to electrical discharge machining. It is found that the analytics can find out rules to optimize electrical discharge machining. Furthermore, the analytics can be used for other machining operations. Since it is free from big-data inequality, not only large enterprises but also small and medium enterprises can use it to benefit from big data.

エンドミルを用いてポケット加工を行う場合，工作物の隅Rでは接触弧長さが瞬間的に増大するためびびりが生じやすい．本研究では，隅Rの高精度加工を目的として，工作物の隅R，エンドミルの外径，刃数，ねじれ角，径方向切込み深さ，軸方向切込み深さなど加工条件を入力すると接触弧長さと同時切削刃数を自動算出するソフトを作成し，接触弧長さと同時切削刃数がびびりに与える影響について切削実験を実施して調査した．

射出成形加工で生じる不適合は溶融樹脂の流動性に起因していることが多い．流動性は溶融樹脂の粘度に依存することから，金型内の溶融樹脂の粘度を把握することはフロントローディングとなりロスコストの低下，成形品質の安定化につながる．本研究では数値流体解析を用いて射出成形金型内樹脂粘度のシミュレーションを行い，金型内での溶融樹脂の経時的挙動を把握するとともに粘度分布を示した．

CNNは，画像認識の分野で広く使用されている．本研究では，機械装置の異常検知の新たな手法として，振動する機械装置に，液体の入った容器を設置し，振動による液面波形の状態を，カメラ画像により検出する液体波面検出法を提案する．今回は，振動発生装置を用いて，数種類の周波数の振動を発生させ，液面の状態を撮影し，撮影した画像を，CNNモデルの一つであるVGG16を用いて識別し，液体波面検出法の妥当性を評価・検証した．

近年，産業界でもスマートファクトリー化が進展し，加工中の異常の検知・予測技術に関する関心が高まってきている．そこで，本報告では，センサ信号を用いた加工モニタリングにおけるデータ前処理手法の検討結果について報告する．

金型鋼などの被削材に対して切削条件が未知の工具については，試行錯誤的な実験による推奨切削条件の探索を短縮化することが有益である．そこで本研究では，非階層型クラスタリング手法およびアンサンブル学習手法をボールエンドミル切削条件データベースに適用することで，迅速に推奨切削条件の導出が可能となるシステムの構築を行った．結果，非階層型クラスタリングを併用することにより導出精度が向上することがわかった．

超精密研削では研削条件が形状誤差に与える影響も考慮する必要がる．しかし設定値は理想的な値であっても，実際には様々な理由により理想的な研削条件との誤差が生じる．そこで本研究では，研削条件の誤差を測定し，補正研削を行うシステムの構築を目的としている．本報では機械学習の手法を用いて，研削面の状態から研削条件の推定を行った．

生産現場では，安定した品質や量産化といったメリットから自動化が進み，NC工作機械を用いた加工が普及している．一方，工具送り速度や主軸回転数などの加工条件の選定は，依然作業者の経験やノウハウに頼っている．本研究は，Deep Q-Networkと呼ばれる強化学習手法と切削シミュレーションを応用して加工条件の最適化を目指している．第1報として，本報はエンドミル加工における工具送り速度の最適化に関する研究結果を報告する．

生産分野では突発故障や起動不良対策として、異常検知の需要が高まっている。本研究では、HHT（Hilbert-Huang Transform）という信号解析手法を用いて時系列信号から得られた瞬時振幅と周波数を画像化し、VGG16と呼ばれる画像認識CNNに入力することで異常検知ディープラーニングモデルを開発した。本稿では、開発したモデルを切削加工音に適用した場合の異常検出結果について報告する。

加工コストやリードタイムに直接関係する切削工具摩耗状態の判定は，熟練技能者の暗黙知的知見に依存しているため判断基準が明確ではない．本研究ではGANおよびCNN手法を併用した機械学習手法の適用により，ボールエンドミル切れ刃の工具摩耗を自動検知するシステムの開発を行った．その結果，工具の摩耗が十分進展した切れ刃の摩耗状況の判定については，熟練技能者の判断基準に匹敵する高精度な自動検知を行うことが可能となった．

心血管疾患の早期診断のための心音の日常的モニタリングが望まれている．そこで我々はマイクロフォンアレイによる非接触心音計測の実現を目指しており，これまでに独立成分分析を用いた心音抽出アルゴリズムを開発している．本研究では，アレイの構成が心音抽出性能に与える影響を調べた．その結果，構成要素のうちこれまで議論されてこなかった有効開口長が抽出性能に強く影響している（相関係数0.98）ことが示された．

現在牛のルーメン環境モニタリングに広く用いられているセンサには、通信用電波が胃内容物などによって減衰されてしまい短距離でしか通信が行えないという問題がある。本研究では様々な環境下でのセンサの電波強度を測定し、主な電波の減衰原因を推定することを目的としている。また、推定された減衰原因からセンサに最適な電波周波数を選定することも計画している。

機械加工が難しいダイヤモンド基材に対して、炭素の固溶限が大きいNiの金型を押し当て加熱することで、ダイヤモンドを溶かしながら加工できることを確かめた。Ni箔をダイヤモンド基板に900℃にて20MPaで加圧することで、1µm/h程度の速度にてダイヤモンドが加工された。加工速度を向上し数十µmの深さが可能になれば、高い冷却効率をもつダイヤモンドヒートシンクが可能になる。

近年、ボロメータなど真空で動作するデバイスの小型化の要求が高まっている。我々はデバイスを格納するセル内部の真空度を計測可能なチップスケールのペニング真空計を開発している。本報告では、小型高効率プラズマ源を有するペニング真空計を試作して、圧力に依存した放電電流を評価したので報告する。

弾性表面波（SAW）デバイスは、基材の表面近傍を伝搬する機械振動を利用した圧電マイクロデバイスである。36度回転Y板X伝搬タンタル酸リチウム単結晶基材上を伝搬するSAWを用いると液相系センサを構築できることが報告されている。本研究では、液相系センサ構築へ向け上記基材上にSAWデバイスを作製し、SAW伝搬面に液体を負荷した場合におけるデバイス特性の評価および制御を試みた。

弾性表面波(SAW)デバイスは圧電マイクロデバイスの一種である。そのデバイス特性は、くし歯型電極を含む素子構造や基材の種類・方位に応じたSAW伝搬特性により影響される。複数のSAW素子を同一の基材上に配置（アレイ化）する場合、各素子で励振されたSAWの近接素子との相互作用を抑制することが求められる。そこで本研究では、デバイス基板への表面構造の作製等により、SAW伝搬特性を制御することを試みた。

基材表面への微細加工の手法として、エッチング加工が挙げられる。特にシリコンの深掘りエッチング(DRIE)は、シリコン基材の表面に微小な3次元構造体を加工・構築するために重要な技術であり、樹脂成形のための鋳型構造の作製にも適用可能である。本研究では、DRIEを含む多段階のエッチング加工を用いて、シリコン基材表面に複合形状の微小柱状構造アレイを作製した結果を報告する。

手の神経障害における機能判定は手指用ゴニオメーターによって行われている。しかし手指用ゴニオメーターは関節ごとに計測するため、時間がかかる。また計測後にデータを記入する必要がある。そのため、本実験の目的は手指計測における非接触型インターフェースに代表されるグーグルメディアパイプとリープモーションの性能評価を行うことによって、手指の角度計測の効率化に努めることである。結果としては全体的にはグーグルメディアパイプの方が性能がよかったものの、奥行きのある測定に関してはリープモーションの方が精度が高かった。

本研究では膨大な探索空間から目的姿勢を発現させる電極配置決定のための一体型柔軟多点電極を用いた高速な刺激パターン近傍探索の検討を目的とした。一体型柔軟多点電極を作成し、近傍探索を行い、測定された手指姿勢と目的姿勢の差から影響を評価した。結果は、近傍探索を行うことでより目的姿勢に近い姿勢が出ているものがあることから、電極形状を変えることでより目的姿勢へと近づく電極配置が見つかる可能性が示唆された。

筆者らは表面電極法を用いた機能的電気刺激の研究を行っている．皮膚インピーダンス特性により，皮膚を刺激する刺激波形が高周波であるほど，皮膚インピーダンスが低下する傾向にある．そこで本研究では高周波数であれば，前腕深部の筋肉へ刺激が通り，手指姿勢に違いがでるのではないかという仮説を立て，刺激波形のキャリア周波数を変え，多点型電極を用いた全探索を行う．

視覚障害児（盲児）は単独歩行を可能とするため歩行訓練を行う．しかし，歩行訓練士の不足などにより，十分な訓練時間を確保できないという問題がある．そこで，仮想現実の利用を考えた．しかし，仮想現実は視覚情報への依存度が高いため，仮想現実上に音や振動情報のみで歩行を行える地図を作成し，歩行訓練が行えるシステムの構築を目指す．本報では，全方位トレッドミルの適用について報告する．

疑似力覚は，身体的操作と視覚情報との不整合に起因する触力覚に関する錯覚である．本研究の目的は，疑似力覚が足関節底屈運動中の筋活動と関節粘弾性に与える影響を評価することである．これまで，運動中に足関節角度を抑制した映像を提示すると被験者は動きにくさを感じ，関節剛性指標値が高まることを明らかにした．本報告では，運動力学的データから足関節粘弾性を推定し，疑似力覚提示の有無による比較を行った結果を示す．

転がり機械要素の一つとして美容ローラがある．本研究では，転動体を肌に見立てたシリコンの上で転がし，荷重，自転軸の角度，進行方向の角度の違いによって，摩擦の挙動がどのように変化するかを観察し，軸受の転動体における摩擦特性を明らかにすることを目的とする．それぞれの実験結果を比較した結果，荷重及び自転軸と進行方向の角度による変化の差が明らかとなったので報告する.

工作機械上でのタッチプローブによる機上計測では，工作機械自体の運動誤差が測定不確かさの要因となる．真円度や真直度の測定に対する自己較正法は，機械の運動誤差の影響をキャンセルできるが，自由形状の計測には適用できない．本論文では，工作機械の運動の幾何学モデルと，自己較正法を利用して，任意形状ワークの2次元形状を，工作機械の運動誤差の影響を取り除いて測定するための手法を提案する．

前報で，CNCブロック処理時間に基づくブロック長により作成したCNCプログラムで工具先端点制御オフ時に高速高精度の５軸加工となることを報告した．今回は，５軸加工で多用される工具先端点(TCP)制御でもブロック処理時間に基づくブロック長により作成したプログラムを指令し高速高精度の５軸加工となることを報告する．作成プログラムで平面を５軸加工し，速度と精度を測定し高速高精度５軸加工となることを確認した．

工程設計の自動化に向け，過去の加工事例を機械学習して工具経路パターンなどの作業情報を推定するためには，熟練者が決定した作業情報が同様の加工事例においても異なり，正解ラベルを一意に決定できない課題を解決する必要がある．そこで本研究では，正解ラベルを複数割り当てられるマルチラベル学習を用いて，複数の作業情報の候補を推定できる工程設計支援システムを開発し，ケーススタディによってその有効性を検証した．

5軸マシニングセンタに対する精度評価法のひとつとして，立方体表面を9面に分割し異なる工具姿勢・経路で加工するキューブ加工を提案している．しかし，キューブ加工の大きさ及び工具の姿勢・経路に関しては現在まだ検討段階であり，明確に定義はされていない．本研究では，任意の工具姿勢で加工可能となるキューブの大きさを加工領域として定量的に求めた．

工作機械の自動化・無人化を実現するためには安定した精度が必要であり，加工されたワークの全体的な幾何学的誤差の最大75％に起因する熱変形が最重要課題となる．特に旋回軸は加工精度に直接影響を及ぼすため一般的には暖機運転を実施する．本研究では5軸制御工作機械の旋回軸に消費電力の低減率が高い波動歯車減速機を搭載し，制御システムと熱回路モデルを融合したモデリング手法による暖機運転条件の検討をおこなった．

金属表面への機能性付与を目的として，ボールエンドミルと超音波振動を組み合わせた新しい手法を考案し，マシニングセンタを用いた基礎的な実験および評価を行った．その結果，SUS316L材に主軸逆回転と工具への超音波振動付与を併用した加工では，加工面の圧縮残留応力が増大することがわかった．また，処理後の材料硬度を評価したところ，加工表面から20µm程度の深さまで硬度が上昇していることがわかった．

超音波振動切削による表面テクスチャリングは，摩擦摺動特性が低減かつ安定することが知られている．前報では，このメカニズムを解明するために光弾性法を用いて，表面テクスチャとボールの接触に伴う内部応力分布を可視化し，非テクスチャ面と比較して内部応力が低減することを明らかにした．本報では，3次元有限要素法を用いて解析的に応力分布を評価した．その結果，前報にて実測定された位相差像を再現できた．

光弾性法は，物体の複屈折性を利用し内部応力分布を実験的に可視化する方法である．応力分布を定量的に得ることができる一方で，その時間進展に伴う現象の評価方法，あるいは応力分布の比較方法は確立されていない．そこで，基礎研究として正規化相互相関による類似度を用いた評価システムを開発し，アクリルに対する超音波振動援用ドリル加工を用い評価を行った．その結果，加工条件応じて熱応力に起因した現象が見られた．

超音波振動主軸用チャックには，チャックおよび超音波伝達の両方の機能が要求され，現状，割締めあるいは焼きばめチャックが多く用いられている．同主軸の汎用性向上を目的として，38kHzで共振する超音波主軸振動用コレットチャックの開発を行った．引きねじ形のコレットチャックを試作し，その結果，超音波振動を伝達する事が確かめられ，超音波振動主軸として，利用できる可能性を示すことができた．

微小モジュール歯車は，ブローチ盤やギアシェーパなどの専用機による加工に加えて，近年では旋削や穴あけを同時に行える複合加工機によるスカイビング加工が行われている．スカイビング加工では切削抵抗が大きくなるため，工具寿命が問題である．本研究では，超音波振動援用法を微細ギアのスカイビング加工に適用することを目的に．超音波振動加工装置を開発した．超音波振動特性を評価し，切削性能に及ぼす効果を調べた．

我々は、複合材料やデバイス、生体試料等のミクロ～ナノ空間階層構造を、実使用・自然な状態に近い環境で可視化することを目指して、コヒーレントX線回折イメージングと呼ばれるレンズレスナノイメージング法の開発と実用化を進めてきた。本発表では、これまでの技術開発の状況と、今後の実用化・汎用化のための放射線損傷の低減、構造動態の可視化、被写界深度制限の克服に向けた取り組みについて報告する。