2025/09/25 更新

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シラフジ ショウヘイ
白藤 翔平
SHIRAFUJI,Shohei
所属
システム理工学部 准教授
職名
准教授
外部リンク

学位

  • 博士(情報科学) ( 2014年9月   大阪大学 )

研究分野

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 設計工学  / 機構学

  • 情報通信 / ロボティクス、知能機械システム  / ロボット工学

  • 情報通信 / 知能ロボティクス  / ロボット工学

  • ライフサイエンス / 生体医工学  / バイオメカニクス

学歴

  • 大阪大学   大学院情報科学研究科   マルチメディア工学専攻

    2012年4月 - 2014年9月

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    国名: 日本国

    備考: 博士(情報科学)

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  • 大阪大学   大学院工学研究科   知能・機能創成工学専攻

    2010年4月 - 2012年3月

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    国名: 日本国

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  • 大阪大学   工学部   応用理工学科

    2007年4月 - 2010年3月

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    国名: 日本国

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経歴

  • 関西大学   システム理工学部 機械工学科   准教授

    2024年4月 - 現在

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  • 関西大学   システム理工学部 機械工学科   助教

    2023年4月 - 2024年3月

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    国名:日本国

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  • 東京大学   大学院工学系研究科 人工物工学研究センター   助教

    2019年4月 - 2023年3月

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    国名:日本国

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  • 東京大学   人工物工学研究センター   特任助教

    2018年7月 - 2019年3月

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    国名:日本国

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  • 東京大学   人工物工学研究センター   特任研究員

    2015年4月 - 2018年6月

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    国名:日本国

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  • 大阪大学   大学院基礎工学研究科   日本学術振興会特別研究員(PD)

    2014年10月 - 2015年3月

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    国名:日本国

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所属学協会

  • 日本ロボット学会

    2021年8月 - 現在

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  • 計測自動制御学会

    2021年3月 - 現在

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  • IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

    2018年10月 - 現在

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  • 日本機械学会

    2018年6月 - 現在

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  • IEEE

    2016年4月 - 現在

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委員歴

  • 日本ロボット学会   学術講演会実行委員  

    2020年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 計測自動制御学会   会誌出版委員  

    2020年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 日本ロボット学会   事業計画委員  

    2018年4月 - 2020年3月   

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    団体区分:学協会

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論文

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MISC

  • 軽量で着脱容易な歩行支援装具の開発

    牧野冬武, 長谷川哲也, 白藤翔平, 太田順, 四津有人

    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM)   40th   2022年

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講演・口頭発表等

  • 糸の相対変位に基づく手指の3関節角度推定

    小林 雅史, 白藤 翔平, 太田 順

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2020年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2020年

    記述言語:日本語  

    <p>This paper presents the method for estimating three finger joints angle at the same time using four strings and three flexible layered belts. The method applied the difference of slide displacement of strings during finger flexion. The belt keeps the relative distance from the rotational center, and the relative displacement of strings is in proportion to the joints angle. Moreover, fixing the strings and belts step by step on the finger joint enables to estimate each joints angle simultaneously. The developed device realized the measurement of finger motion, although most of the similar devices require the calibration to identify the individual finger shape. We experimented on the device with the finger model to evaluate the accuracy of the estimation of finger movement. We validated that this system estimates each finger joints angle by about 5 degree on root-mean-square error (RMSE).</p>

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  • 最適化による運動情報からの物体の接触位置推定

    石川 誠也, 白藤 翔平, 太田 順

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2020年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2020年

    記述言語:日本語  

    <p>In this paper we estimate the principal contact between an unknown manipulation-target object and its unknown environment, when the object is moved while keeping contact with the environment. We derived objective functions for two types of principal contacts, by focusing on the constraints caused by the contact. By minimizing the proposed objective functions, the geometric information of a contact (a point of vertex, a line of edge, a plane of face) can be estimated. We verified the two objective functions by an experiment. We were able to estimate the geometric information of the contact.</p>

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  • プロジェクト型演習と振り返りを取り入れた構成型工学の教育:東大大学院 集中講義「人工物を創出するための理解」での取り組みから

    原 辰徳, ホー バック, 白藤 翔平, 沖田 泰良, 栗山 幸久, 越塚 誠一

    横幹連合コンファレンス予稿集  2019年  横断型基幹科学技術研究団体連合(横幹連合)

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    開催年月日: 2019年

    記述言語:日本語  

    In this intensive course, which has been held for three years since 2016, students began withlearning social technology, use / maintenance, measurement, manufacturing, design, function, and service.These are viewpoints of synthesis-oriented engineering. Next, they worked on problem-solving projectbasedexercises using these points of view. Each section in the exercise was devised so that they can investigateunintentional problems that artifacts can cause in interaction with other artifacts, humans, and society.After the exercises, students deepened their understanding of synthesis-oriented engineering throughreview of general discussion and self-evaluation. Questionnaire results showed learning effect and degreeof understanding about each viewpoint.

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  • 教示における接触状態推定に向けた運動学解析

    石川 誠也, 白藤 翔平, 太田 順

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2019年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2019年

    記述言語:日本語  

    <p>In this research, we aimed to estimate the contact condition between an object and the environment using the information on motion, when a person manipulates an object while making contact with the environment. The shape of the object was assumed to be unknown. We classified the contact conditions according to the restriction of their motion and proposed a method to estimate the contact condition using the information on the position and orientation of the object. In the experiment, we measured the motion of an object for some contact conditions and compared the measured value with the theoretical value calculated by our method. As a result, we verified part of our method.</p>

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  • 重量物の傾け操作が可能な移動口ボットの配置領域

    伊藤 達真, 白藤 翔平, 太田 順

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2018年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2018年

    記述言語:日本語  

    <p>In this paper, we dealt with the problem to tilt a heavy object in a target direction by a mobile robot. In this kind of manipulation, the reactive force easily topples the robot. We have proposed the mechanism to avoid the falling of the robot. The placement of the robot with the proposed device is crucial to tilt a heavy object because it determines the force direction. Therefore, we derived the restrictions of the manipulation of the robot as the constraints on the displacement of the robot analytically.</p>

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  • ゴルフスイングの動作分解に基づくクラブ特性影響評価

    畑中 崚志, 鈴木 克幸, 白藤 翔平, 下野 智史, 松原 華栄

    シンポジウム: スポーツ・アンド・ヒューマン・ダイナミクス講演論文集  2018年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2018年

    記述言語:日本語  

    <p>Techniques called "Fitting", which considers the individual swing characteristics and suggests a golf club optimal for the player, have attracted attention. In the system developed by the authors so far, we can find optimally designed the golf clubs for the individual swing by swinging nine clubs of different characteristics. In this study, for researching relationship with golf swings and club characteristic, we measured four golfer's swings by motion capture system. Subjects swung two clubs that differ the shaft kick point, and we composed observance matrix from positional data. We conducted SVD to this observance matrix, and conducted Three-way ANOVA to each club motion. As a result, we can decompose golf swing into simple motion combination, and clarify the timing to be affected by the difference in shaft kick point.</p>

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  • 微分逆運動学を用いたマニピュレータの機構設計

    白藤 翔平, 太田 順

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2018年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2018年

    記述言語:日本語  

    <p>In this paper, we dealt with the problem of designing of a serial manipulator which realize the given trajectory of its end-effector approximately with a small number of joints. Most of the cases, there is no analytical solution for this kind of problems. We proposed the methodology to solve this problem using the optimization with generalized inverse kinematics.</p>

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  • 非円形プーリとワイヤを用いたロボット脚機構の設計

    白藤 翔平, 太田 順

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2017年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2017年

    記述言語:日本語  

    <p>Non-circular pulleys and a wire can be used to constrain the motion between two rotational joints in order to generate a given coordinated motion of the joints. In this paper, the methodology to derive the shapes of non-circular pulleys for a given coordinated motion of the joints is introduced. Furthermore, the shapes of non-circular pulleys to move the robotic leg with four joints using the wire constraints are derived by this methodology for both of the stance and swing phase. The designed robotic leg can be used to develop a new passive dynamic walker.</p>

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  • 協調による重量物操作をおこなうための小型移動ロボットの開発

    伊藤 達真, 白藤 翔平, 太田 順

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2017年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2017年

    記述言語:日本語  

    <p>Manipulation of heavy objects using traditional mobile robots is very difficult because they often fall by reactive forces when they apply a large force to an object. In this study, small mobile robots with a linear actuator and a passive joint at the foot of it are developed not to fall by these reactive forces. The robots can variously manipulate heavy objects by cooperating with one another. As an example, inclination of a heavy object, which is important to realize transportation, is demonstrated by the cooperation of the two developed robots. They succeeded to incline an object more than 40kg.</p>

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  • 摩擦を利用した平ベルトロック機構の開発

    白藤 翔平, 松井 尚孝, 太田 順

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2017年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2017年

    記述言語:日本語  

    <p>A flat belt is widely used in various mechanical devices to transmit a force. In this paper, a new locking mechanism to lock a flat belt using frictional forces between the flat belt and the curved surface is proposed based on the novel way to analyze the statics of an overlapping flat belt. The unlocking mechanism which changes the contact region of the flat belt with a small force is also proposed. Using this mechanism, the flat belt can be switched between being locked and unlocked.</p>

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  • 小型移動ロボットによる大型物体のマニピュレーションのための機構開発

    寺田 悠理, 白藤 翔平, 太田 順

    精密工学会学術講演会講演論文集  2016年  公益社団法人 精密工学会

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:日本語  

    小型移動ロボットにより大型物体のマニピュレーションをするには,作業反力によるロボットの転倒,すべりという問題を解決する必要がある.本研究では,傾け作業におけるロボットの転倒の条件の整理,ロボットと床面,作業対象物間での摩擦の解析により,ロボットが転倒,すべりを起こさずに可能な限り力を発揮できる機構を提案した.また,実際に機構を制作し,ロボットが自律的にマニピュレーションを行うシステムを構築した.

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  • 非伸縮分岐腱により把持形態が適応的に変化する3指ロボットハンドの開発

    柳沢 和哉, 白藤 翔平, 池本 周平, 細田 耕

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2016年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2016年

    記述言語:日本語  

    <p>Human can pinch and grasp an object using his finger or fingertip with multiple contact points. The multiple-point contact increases stability while the object is grasped and controlled. We developed the anthropomorphic robotic finger with non-elastic branching tendon mechanism in order to realise the reaching motion with less actuators in our previous work. However, it was difficult to accomplish the grasping with multipoint contact. Thus, we develop a new robot hand system equipped branching tendons which realizes multiple-point contact while it grasps the object using with the whole fingers or finger-tips. In this paper, we introduce the developed robotic hand and show the reason why the robotic hand can realize the multiple-point contact.</p>

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  • 1A1-B07 腱駆動における腱逆機構を用いた剛性の独立制御(ワイヤ駆動系の機構と制御)

    白藤 翔平, 池本 周平, 細田 耕

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2014年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2014年

    記述言語:日本語  

    In tendon-driven mechanism, the relation between the motion of each actuator and each joint is complex because of its dependency on its tendon routing and moment arms. We propose the mechanism to solve this complexity composed of step pulleys and moving pulleys, and we call it as tendon inverse mechanism. Furthermore, we can control the joint stiffness independently by using non-lenear elastic components because of this mechanism. In this paper, we introduce the methodology to construct this mechanism and validate it through some experiments.

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  • 3P1-H06 非伸縮分岐腱をもつ2関節ロボットフィンガの開発(筋骨格モデリング)

    柳沢 和哉, 白藤 翔平, 池本 周平, 細田 耕

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2014年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2014年

    記述言語:日本語  

    The most important goal for developing robotic hands is realizing stability of the grasping and dexterous manipulation with a simple control law. To achieve them, we focus on a branching tendon mechanism in a human finger. Links connected with a nonstretch branching tendon are coupled by a geometric restriction. The coupling disappears when one of branching tendon slacks. By utilizing these features, the hand may be able to grasp with a simple control and manipulate the grasped object. We developed the robotic finger with two degrees of freedom and two tendons. We proposed a joint angular position control for this finger. We derived the condition for a branching tendon to slack, and validated it by an experiment. Experimental results demonstrated that the hand can be position-controlled when it moved freely, and that the coordination between joints changed when the condition is satisfied.

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  • 1A2-H01 虫様筋を模した機構を有するロボットフィンガの開発(ロボットハンドの機構と把持戦略(2))

    白藤 翔平, 池本 周平, 細田 耕

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2012年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2012年

    記述言語:日本語  

    This paper presents the design of an anthropomorphic artificial finger. The robot finger features an underactuated mechanism which replicates three muscles and its tendons in human: flexor digitorum profundus, extensor digitorum, lumbrical. We analyze the motion of the robot finger from a quasi-static perspective. The simulated motion shows it is easy to change the motion by adjusting only one mechanical parameter. It achieves the preshaping with a self-adaptive robot finger. Finally, a prototype of a robot finger is built and tested to compare its motion with the simulated one.

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  • 1A1-F09 多様な受容器をもつ柔軟なロボットハンドによる滑らない把持の学習

    白藤 翔平, 岩瀬 智紀, 細田 耕

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2010年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2010年

    記述言語:日本語  

    The human can handle objects dexterously by feeding back the signals from tactile receptors. We made a prototype robot hand that has an anthropomorphic elastic skin which contains strain gauges and PVDF films as tactile receptors. This robot hand can detect slip between fingers and the grasped object using PVDF film information. In this paper, we make this robot hand learn outputs of own strain gauges when a slip occured by Neural Network. After learning, robot hand can adapt the grasp force to increasing load force of the grasped object and can prevent slip.

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  • 1A1-C20 リカレントニューラルネットワークを用いたロボットハンドによる動的センシング

    岩瀬 智紀, 細田 耕, 白藤 翔平

    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集  2010年  一般社団法人 日本機械学会

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    開催年月日: 2010年

    記述言語:日本語  

    This paper describes learning of robust haptic recognition by Bionic Hand, a human-like robot hand, through dynamic interaction with the object. Bionic hand is a human-like hand that has soft skin with distributed receptors and is driven by artificial pneumatic muscles. At the beginning of learning, it utilizes the result of physical interaction with the object: thanks to the hand compliance, regrasping will leads object's posture to stable one in the hand. This result can be successively used as object classification for learning dynamic interaction beetween the hand and the object by a recurrent neural network. We conduct experiments and show that the proposed method is effective for robust and fast object recognition.

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 複数の小型ロボットによる荷物の積み下ろしのためのキネマティックシンセシス

    研究課題/領域番号:22K14217  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    白藤 翔平

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

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  • 腱構造を用いた内骨格型力覚提示システムに関する研究

    研究課題/領域番号:18K13724  2018年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    白藤 翔平

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    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    本研究では、人の指の上に腱状の構造を配置し、装着者の骨格をリンク系として直接駆動ことで、従来のリンク機構を用いた装置に比べ、非常にコンパクトな装置の開発を目指している。これを実現するため、(A)手の各関節に力を提示るには、腱をどのように手の表面に配置するか、(B)個人ごとに異なる手のパラメータをどのように同定するか、(C)同定されたパラメータをもとにどのように制御をおこなうかという問題に取り組んでいる。本年度は、昨年度に引き続き(B)の問題に取り組んだ。関節と腱の変位との間の関係を記述するヤコビ行列は、腱(ワイヤ)と関節軸の間の距離(モーメントアーム)によって構成される。モーメントアームを同定するには、装着者の手が動いた際の関節角変化と腱の移動を同時に計測すればよいが、関節角は、装着者の関節軸の位置が不明な状況で推定しなければならない。しかし、従来の方法では正確な関節角を計測するのは困難である。そこで、昨年度には、指の関節上に一定の厚みをもった薄いベルト状の柔軟材料を重ね、指の屈曲にともなう、ベルトの上下面での相対的な位置変化を計測することで、正確な関節角度を推定する方法を提案した。本年度には、この方法に基づく指関節角度の計測装置の開発を進め、提案手法におけるベルトの配置と構造を工夫することで、示指の矢状面内の3関節の角度をの誤差5度以下での計測を実現した。来年度には、上述の(A)に対応する装置の開発をおこない、本年度に開発した装置と合わせることで、力覚を提示する際に必要となる、関節角度と腱の移動距離との間の関係の導出を装着者ごとにおこなう手法を提案する。また、これと同時に(C)の制御則についても検討をおこなう。

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  • 巧みなワイヤの配置による拘束を利用した2足歩行ロボットの革新的脚部機構の開発

    研究課題/領域番号:16H06682  2016年8月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    白藤 翔平

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    配分額:2990000円 ( 直接経費:2300000円 、 間接経費:690000円 )

    本研究では、ワイヤを用いてロボット脚の複数関節の運動を拘束することで、所望の脚軌道を実現し、ロボットの重量を機械的に支えながら歩行をおこなう、エネルギ効率の良いロボット脚構造の実現を目指した。そのなかで、ワイヤ拘束で複数関節の運動に任意の連動を生じさせるための、ワイヤの経路の導出手法を提案した。これを用いて、上記のようなロボットを実現するためのワイヤの経路を導出するとともに、歩行のフェーズに合わせて拘束の切り替えをおこなうために必要なワイヤのロック機構を提案した。

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  • 複数の感覚と構造を利用した適応的で巧みな物体操作の自律的な獲得に関する研究

    研究課題/領域番号:12J03541  2012年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    白藤 翔平

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    配分額:2700000円 ( 直接経費:2700000円 )

    本年度は前年度に開発したヒトの筋腱構造を忠実に再現した腱駆動ロボットハンドの制御手法の提案,実験に主に取り組んだ.
    その中での取り組みの一つが,ヒトが身体のもつ特性を制御に有効に利用している典型的な例でもある.関節剛性調整の腱駆動ロボットでの実現である.腱の非対称さや腱の配置の方法によって生じる腱の変位と関節角度との関係の複雑さを解消する機構を提案し,容易で関節ごとに独立な剛性調整を実現した.
    可変な関節剛性はロボットハンドが実環境で活動するうえで重要な能力である.このように位置制御とは独立に関節剛性が容易に制御できるようになったことで,これまでに行われてこなかったような剛性調整を含むロボットマニピュレータを用いた実験が可能になった.
    また,もう一つの取り組みとして,ヒトの指の筋腱構造における筋ごとの関節トルクベクトルと運動との関係を調べることで,開発したロボットフィンガの運動軌道を容易に計画する手法について提案した.提案した軌道制御手法は典型的な軌道を生成するモータの駆動パターンをあらかじめ設定しておき,ヒトの内在筋にあたるモータの駆動量を変化させることで目標の軌道を生成するという手法である.腱を通して複数の関節へと単一のアクチュエータの作用が伝達されることを有効に利用した制御によって,常に多くのアクチュエータに対して運動計画をおこなう必要をなくした.
    本年度に得られた結果は,研究課題である「複数の感覚と構造を利用した適応的で巧みな物体操作の自律的な獲得に関する研究」において,ロボットハンドが自身の構造を利用し,適応的な物体操作を獲得するうえで重要な進展である.最終的に前年度までの研究と統合するまでには至らなかったが,ロボットハンドの感覚を用いた自律的なマニピュレーションの学習手法と統合することで,適応的で巧みな物体操作の自律的な獲得を実現するまでの基礎を確立できたと考える.

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