【学術論文掲載】Processes - 制御研ニュース

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当研究室が開発に協力してきた,多入力多出力システムで入力間に強い干渉を有するプロセスに対する強化学習を用いたセルフチューニング型二自由度制御系の設計に関する研究成果をまとめた論文が,学術誌 Processes に掲載されました.

F. Fujii, A. Kaneishi, T. Nii, R. Maenishi, and S. Tanaka,
"Self-Tuning Two Degree-of-Freedom Proportional-Integral Control System Based on Reinforcement Learning for aMultiple-Input Multiple-Output Industrial Process That Suffers from Spatial Input Coupling," 
Processes, vol. 9, no. 3, p. 487, Mar. 2021 [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.3390/pr9030487

本論文では,対象とするプロセスの特徴を踏まえた制御システムの構成法を示しており,いくつかのシナリオについて数値シミュレーションの結果を示すことで,プロセスの営業運転において発生しうる様々な不確定性に対してロバストな性能発揮が可能であることを明らかにしています.

本ジャーナルはオープンアクセスで,論文の内容は無料で全文閲覧して頂くことが可能です.是非ご一読ください.(藤井)

【国際会議発表】IEEE ICM'21 にて仮想抱擁研究の発表を行いました - 制御研ニュース

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3/7-9 に完全 online で開催された国際会議 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM'21) にて,制御研がここ数年行ってきた仮想抱擁システムの利用効果に関する仮説検証を行った結果を報告した論文を発表しました.

"Validation of virtual hug effect under presentation of body contact pressure and HyperMirror image of a hug,"
Ryo Hattori, Fumitake Fujii and Osamu Morikawa, Proc. IEEE ICM'21

当初東京大学・柏の葉キャンパスにて行われる予定だった本学会も,残念ながら完全オンラインでの実施となりましたが,通常のオンライン会議と異なり discussion に十分な時間が割り当てられていたことで,非常に踏み込んだ対話を行うことができたように思います.

本講演会に投稿した論文は,後日 IEEE xplore に収録される予定ですので,詳細はそちらをご覧ください.

【国際会議発表&受賞】M2のRanさんが 8th ICIARE で Best paper award を受賞しました! - 制御研ニュース

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制御研M2の Ran Xiaoke さんが,2020年12月にオンラインで行われた 2020 8th International Conference on Innovative Application Research and Education (ICIARE 2020) において発表した論文

Xiaoke Ran, Fumitake Fujii and Takehiro Shiinoki
"Generation of Digitally Reconstructed Radiographs for maker-less Localization of lung tumor in X-ray image"

が,同学会の Best paper award を受賞しました!この研究は,肺腫瘍の位置および腫瘍領域を治療時に撮影される kV X線透視像を用いて同定する deep neural network を構築するため,学習データを増大させ腫瘍の検出精度を高める目的で,患者さんが治療に入る前に撮る CT のデータから治療時と同一ジオメトリの再構成画像(Digitally Reconstructed Radiographs : DRR)を生成し,学習に必要な腫瘍領域の輪郭線生成までを自動化するシステム開発の成果をまとめたものです.

 今回の受賞に際して,Ran さんは
"I am glad and feel encouraged by this honor. I am very grateful to Fujii sensei for his patient guidance and kind help, as well as Shiinoki sensei for his valuable suggestions in my project. I also thank lab members's help. I will continue my work and try my best to make new attempts."
(日本語訳:このような栄誉ある賞を頂き,光栄に思いますし勇気づけられました.丁寧に指導しサポートして下さった藤井先生,価値ある助言を下さった椎木先生に感謝します.また,日ごろサポートしてくれる研究室の皆さんにも感謝します.これからもこの研究を発展させ,良いシステムを構築すべく努力します)
とコメントしています.Ran さんは現在,治療時に治療支援装置で得られる kV ステレオ X 線画像を構築した腫瘍領域検出システムで利用するための開発に取り組んでいます.この研究の成果に期待しています.

Ran2.jpg受賞した Ran さん

【学術論文掲載】 IEEE Sensors Journal - 制御研ニュース

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制御研アシストスーツグループのM2石橋君が開発に注力してくれた「運動学的情報だけを用いた重量物上げ下ろし作業時の実時間負荷重量推定」に関する研究の成果が,IEEE Sensors Journal に掲載されました!

Naoya Ishibashi and Fumitake Fujii,
"Hidden Markov model-based human action and load classification with three-dimensional accelerometer measurements"
IEEE Sensors Journal (DOI : 10.1109/JSEN.2020.3042201

※ 本稿投稿時点では early access の状態です.正式版は1か月以内に公開予定ですが,Open Access ではありません。

※ 本論文は,2019年度に公益財団法人JKAの「競輪とオートレースの補助事業」の研究補助でご支援いただいた研究プロジェクトの成果の一部をまとめたものです.ここに改めて,ご支援を頂いたことに御礼申し上げます(機械システム制御研究室 藤井).

【国際会議】M2奥迫君,M1細田君が IEEE SMC 2020 で発表しました! - 制御研ニュース

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機械システム制御工学研究室M2の奥迫翔太君,M1の細田和音君が,IEEE Systems, Man and Cybernetics Society の flagship conference である IEEE SMC 2020 において研究成果の発表を行いました。

当初はカナダ・トロントでの開催という形で企画されていた SMC 2020 ですが,COVID-19 の影響により virtual conference としての開催となりました.発表はプレゼンビデオを事前準備することで行われましたが,一方でトロントの現地時間に合わせる形でQ&Aセッションが運営されました.少々変則的でしたが,二人ともベストを尽くしてくれたと思います。

原稿執筆時点 ('20/10/15)ですが,二人の発表を含むテクニカルセッションのプレゼンビデオは,SMC 2020 のホームページ(←クリックで新しいウィンドウが開きます) から閲覧可能になっています。(Direct links to video showcasesの下に各セッションのURLがあります)良かったらご覧ください!

〇奥迫君の発表論文(セッション MoBT3)
Shota Okusako, Fumitake Fujii and Takehiro Shiinoki, "Prediction of Lung Tumor Motion with Combinational Use of High-Order Repetitive Control and Long-Short Term Memory"

〇細田君の発表論文(セッション TuCT13)
Kazune Hosoda and Fumitake Fujii, "A New Phenomenological Model for Frequency Dependent Hysteresis of Bimorph Piezoelectric Actuator: Multi Model Estimation Approach Via Particle Filter"

藤井

【学会発表】M2の金石君,M1の野々村君が日本機械学会年次大会2020で発表しました - 制御研ニュース

機械システム制御研究室の院生の金石君と野々村君が,以下の演題で日本機械学会年次大会2020にて講演を行いました。

金石暁典,藤井文武
「入出力間に干渉をもつ多入力プロセスに対する強化学習を用いたPI 制御系の構成」

野々村龍樹,椎木健裕,藤井文武
「放射線治療の品質保証用ロボットファントムシステムの軌道追従精度向上のためのRNNと学習制御を組み合わせたフィードフォワード制御系の構築」

コロナ禍の影響で残念ながらonline開催となり,残念ながら3人で現地打ち上げをすることは出来ませんでしたが,ある意味でこれも特殊な経験で,今後のお二人の財産になるものだと思います。お二人の発表とも,練習の成果できちんと時間内に収めただけでなく,質疑応答にも適切に対応していて頼もしく感じました。引き続き研究活動で頑張ってください!(藤井)

【学術論文掲載】Medical Physics - 制御研ニュース

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山口大学工学部機械工学科,機械システム制御工学研究室が,山口大学大学院医学系研究科・放射線腫瘍学講座と共同で進めている「ロボットマニピュレータを用いた放射線治療の品質保証の高度化」に関する最新の研究成果をまとめた論文が,Medical Physics 誌 (AAPM : American Association of Physicists in Medicine刊行)に掲載されました.

Analysis  of  dosimetric  impact  of  intrafraction  translation  and  rotation  during respiratory-gated stereotactic body radiotherapy with real-time tumor monitoring of the lung using a novel six degrees-of-freedom robotic moving phantom

Takehiro Shiinoki, Fumitake Fujii, Yuki Yuasa, Tatsuki Nonomura, Koya Fujimoto, Tatsuhiro Sera, Hidekazu Tanaka

Medical Physics, https://doi.org/10.1002/mp.14369
※現在掲載されているものは,引用可能な速報版です(06/07/2020)

この論文では,我々研究グループが開発した,腫瘍の位置と姿勢の時間変化を高精度に再現できる産業用6自由度ロボットマニピュレータを用いたロボットファントムを利用し,肺腫瘍の呼吸性移動の補償に臨床適用されている腫瘍マーカーの位置モニタリングに基づく照射法では,腫瘍の回転が加わると腫瘍に投与される線量が計画時のそれと異なってしまうことを,腫瘍の3軸回りの回転角度の平均的大きさとの関係で示しました.

去年の夏は,野々村君とともにこのテーマにささげたといっても言い過ぎではないほど,6自由度制御での精度向上,データ解析などに努力し,お手伝いもしました.このような形で報われたことを嬉しく思います (f.f.)。

2019 JKA 補助事業成果ページのご案内 (2020.06.06更新) - 制御研ニュース

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 機械システム制御研究室が,(公財)JKA様の助成を頂いて実施したアシストスーツに関する研究成果の概要をまとめました.まずはこちらのページこちらのページをご覧頂いて,この研究の成果の概要を動画とともにご覧ください.

 興味がある方は,少し詳しく説明したこちらのページ(別ウィンドウが開きます)も用意しましたので,是非合わせてご覧頂けると嬉しいです.こちらのページには,本助成に関連した研究成果(学術論文・国際会議発表)の情報も含めていますので,よろしければチェックお願いします!

【学術論文掲載】Actuators - 制御研ニュース

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令和2年度まで創成科学研究科修士の学生として当研究室に在籍していた守田君が中心となって取り組んだ,バイモルフ型ピエゾアクチュエータの特異な応答特性*を再現する数学モデルの作成に関する研究の成果が,学術雑誌 Actuators に掲載されました.

Morita, K.; Fujii, F.; Hosoda, K. Modeling and Compensation of a Bimorph Type Piezoelectric Actuator Exhibiting Odd-Harmonic Oscillation and Frequency-Dependent, Interleaved Hysteresis. Actuators 20209, 36.
DOI: 10.3390/act9020036

ピエゾアクチュエータは,駆動する信号の周波数により応答特性を変化させることが知られています.我々の研究室では奇数倍高調波振動(アクチュエータ駆動信号の周波数の奇数倍の振動)とインターリーブヒステリシス(ヒステリシスループというグラフが8の字を書くようにねじれる現象)を示すバイモルフ型アクチュエータの挙動を表すモデルの作成に取り組んでいますが,守田君は,Play model と呼ばれているモデルを拡張することで,奇数倍高調波振動とインターリーブヒステリシスの両方を表すことのできるモデルの構造を見つけ出すことに成功しました.

守田君の研究の結果は,バイモルフ型アクチュエータの線形駆動を幅広い入力周波数で実現するための重要なステップになるものです.4年生で本研究室に所属してから,高い集中力を維持して考え続けていた守田君の努力が,学術誌への論文掲載という結果につながり,大変うれしく思います(F)。

【学術論文掲載】J. Applied Clinical Medical Physics - 制御研ニュース

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機械システム制御研が,医学部放射線治療科の先生方と行っている共同研究活動のうち,産業用ロボットを用いた「待ち伏せ照射治療(Respiratory-Gated radiotherapy)の品質保証(Quality Assurance / QA)の高度化」プロジェクトの成果が,以下の雑誌に掲載されました.

"A novel dynamic robotic moving phantom system for patient-specific quality assurance in real-time tumor-tracking radiotherapy"
Takehiro Shiinoki, Fumitake Fujii, Koya Fujimoto, Yuki Yuasa and Tatsuhiro Sera


Journal of Applied Clinical Medical Physics, Volume 21, 2020
https://doi.org/10.1002/acm2.12876

この研究では,肺がん患者さんの肺腫瘍呼吸性移動軌跡に高精度に追従する小型6軸ロボットマニピュレータを用いて,放射線治療の品質保証を試行した結果がまとめられています.