バイオニックデザイン研究室

バイオニックデザイン研究室

キーワード バイオニック・デザイン,知能化・適応化・最適化,バイオメカニクス,数値計算力学,最適設計

バイオニックデザインとは,生物の構造,組織はもちろんその発生や進化,消滅のすべてに注目して,そこから人工物設計のヒントを引き出し,完成させる設計全般の技術を指します.この研究室では,バイオメカニクスやバイオニクス,機械工学の研究を通じて得られた知見をもとに,ニューラネットワーク,RBFネットワーク,数理計画法や人間工学などの手法を用いて,衝突安全性や骨折予防のための研究,機械構造物の最適化・知能化・適応化のための新しい設計技術を生み出すこと目的としています.

構造最適設計・人間工学

設計初期段階で最適解を選択するためのツールであるFirst Order Analysis(FOA)の開発や,植物の根や枝の成長を模擬した冷却管路形態の最適設計,数理計画法や実験計画法を用いた塑性加工プロセスの最適化を行っています.また,人間工学や感性工学的手法に基づいた工業製品の評価法の開発や,交通事故において人体を保護する構造の研究,人間・感性工学的手法と最適化手法を組み合わせた設計手法の開発も行っています.


分岐網創成アルゴリズムを用いた電子基板冷却網の設計例(通電時の熱分布)

アルミボトルの飲みやすさ評価法の検討 (飲料流出シミュレーション)

逐次近似最適化


逐次近似最適化を中心にした研究相関図

工学設計問題は最適化問題として定式化できます.コンピュータシミュレーションが発達している今,RBF(Radial Basis Function)ネットワークなどの機械学習法を用いた応答曲面によるアプローチが広く用いられています.サンプル点をいくつか追加して,段階的に応答曲面の精度をさせてゆく逐次近似最適化の研究を中心に考えると,例えば図のようになります.逐次近似最適化を中心に,様々な工学設計問題への応用を行っています.


3ローラ式知的ピッチングマシン

隔壁付き柱状シェル構造材の衝撃圧潰シミュレーション
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