計算力学と感性工学に基づく統合的な協調工学の確立に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450100
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 萩原 一郎 東京工業大学, 工学部, 客員教授 (50282843)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉本 照子 九州大学, 医療技術短期大学部, 教授 (40294988) ; 小机 わかえ 神奈川工科大学, 機械工学科, 助教授 (30288211) ; 吉川 寿夫 新潟工業短期大学, 自動車工学科, 教授 (70279842) ; 施 勤忠 東京工業大学, 工学部, 助手 (60282844) ; 荒川 雅生 東京工業大学, 工学部, 客員助教授 (20257207)
• Keywords: 協調設計 / 非線形解析 / 最適設計 / 自然モード / 音響CAE / 表情認識 / 制御技術 / ニューラルネットワーク

Research Abstract

申請者らは,人間と機械の協調には大別して静的協調と動的協調という2つの協調関係があるとの考えを基に、人間と機械のより良い協調関係へ向けての体系の確立を目指した.ここで静的協調とはいわば初期設計に相当するものである。また、動的協調とは,静的協調設計により基本的な特性を得ても感性に関する特性は個々人によって評価が微妙に異なる.そこで,機械が人間の感情,すなわち,特性に対する評価を察知し,満足するよう特性を迅速に変える,認知-制御の手法及びシステムの開発が課題となる.以上から次の点に絞って研究を進めた.
1) 衝突安全性のための簡易解析方法の確立.
当初考えたリミットアナリシス的な手法に比べ、Natural mode法の利用の方が優れていることが分かり、National mode法の線形理論から衝突非線形への拡張検討を行った。衝突のような非線形の最適化については、申請者ら開発のホログラフィックニューラルネットワーク(HNN)を使用する応答曲面法が唯一多峰性の最適化問題に適用できることを示した。
2) 音・振動の達成解析を用いた音色の設計方法(音響CAE)の確立
申請者らの高次に加えて低次の固有モードの省略が可能な新しいモード重合法を基に開発した音響CAEを実走行車に適用すべく、1) ニューラルネットワークによる入力予測、2) ウイナーフィルタリング技術による応答値から複数入力の高精度算出法の開発、3) 走行車欠陥箇所の非破壊検査法の開発、4) ピエゾ最適貼付位置算出法の開発、を行った.
3) 人間の感情の認識と環境の制御技術の確立
遺伝的アルゴリズムを用いて,人間の顔の特長点の抽出から,表情認識までを一貫して行うシステムの開発を行い、論文3報にまとめた。更に、本科研費で導入したドライブシミュレータを使用し、感情変化に対応した環境に制御すべく音色、イスの角度、室温などの環境の制御に取り組み数編の論文発表を行った。

Research Products

• [Publications] 萩原一郎他2名: "目的関数のニューラルネットワーク推定による衝撃最適設計法の開発" 日本機械学会論文集(A)偏. 63巻616号. 2510-2517 (1997)
• [Publications] 津田政明、萩原一郎: "準静的大変形問題の動的陽解法有限要素法に関する基礎検討" 日本機械学会論文集(A編). 64巻622号. 1548-1555 (1998)
• [Publications] Q.Shi and I.Hagiwara: "Structural Optimization Based on Holographic Neural Network and Its Extraporation" Technical Paper of 7th AIAA/USAF/NASA/ISSMO Symposium on Multidisciplinary Analysis and Optimization. AIAA98-4975. 2124-2132 (1998)
• [Publications] 萩原一郎、施勤忠、高島太: "目的関数のニューラルネットワーク推定による衝撃最適設計法の開発" 日本機械学会論文集(A編). 64巻626号. 2441-2447 (1998)
• [Publications] 施勤忠、萩原一郎、高島太: "曲面応答法による多峰性問題の最適設計法の開発" 日本機械学会論文集(A編). 65巻630号. 232-239 (1999)
• [Publications] 荒川雅生、萩原一郎: "実数領域適応型(ARRange)遺伝的アルゴリズムの開発" 日本機械学会論文集(C編). 63巻616号. 4216-4223 (1997)
• [Publications] 萩原一郎、井上亜由子、施勤忠: "ニューラルネットワークと計算力学に基づくシステム同定の検討" 日本機械学会論文集(C編). 64巻621号. 1574-1579 (1997)
• [Publications] 荒川雅生、萩原一郎: "領域適応型遺伝的アルゴリズムの混合変数非線形最適設計への適用" 日本機械学会論文集(C編). 64巻621号. 4216-4223 (1998)
• [Publications] Q.Shi and I.Hagiwara: "Response Surface Methodology Using Holographic Neural Network's Approximation Ability to Structural Optimization" Proceedings of The Australasian Conference on Structural Opti-mization. 198-205 (1998)
• [Publications] I.Hagiwara and M.Tsuda: "Dynamic Analysis Methods for Large-Deformation Quasi-Static Problems" International Conference on Computational Engineering Science. (1998)
• [Publications] M.Arakawa,and I.Hagiwara et al: "Automatic Portrait Detection by Using Adaptive Range Gentic Algorithms" Proc.of Int.Symp.on System Life,JSME. No.97-209. 199-204 (1997)
• [Publications] Li Deng,and I.Hagiwara et al: "Perturbation Series for Coupled Structural-Acoustic Eigen-Pair Expressed by Decoupled Eigen-pairs" Proceedings of Third CHINA-JAPAN Seminar on Numerical Math-ematics. 427-434 (1997)
• [Publications] I.Hagiwara,D.Shi and Li.Deng: "Development of Computational Technique for Eigenvalues of Structural-Acoustic Continuous Systems from Decoupled Eigen-Pairs" The Fourth International Conference on Motion and Vibratior Control. Vol.3. 695-700 (1998)
• [Publications] Q.Shi.Z.Rao,I.Hagiwara: "Dynamic Load Estimation for Multiple-input System Using Wiener Filtering Tech-nique" Proceedings 4th Motion and Vibration Control. Vol.3. (1998)
• [Publications] M.Arakawa,I.Hagiwara et al: "Robust Design Using Fuzzy Numbers" ASME,Proc.of Design Technical Conference. 63巻612号. 2579-2587 (1998)
• [Publications] 萩原一郎: "有限要素法の品質(実用的観点から)" シミュレーション第17巻第2号. 87-98 (1998)
• [Publications] 荒川雅生、萩原一郎他1名: "複数の許容設計解を得るための採餌適応戦略遺伝的アルゴリズム" 日本機械学会論文集(C)編. 64巻622号. 2155-2162 (1998)
• [Publications] 荒川雅生、萩原一郎他3名: "定性的な感性評価に基づく定性的な最適設計に関する研究" 日本機械学会論文集(C編). 64巻622号. 2162-2168 (1998)
• [Publications] 施勤忠、萩原一郎他2名: "ホログラフィックニューラルネットワークを用いた音響最適設計" 自動車技術会論文集. 29巻3号. 93-98 (1998)
• [Publications] 施勤忠、萩原一郎: "ニューラルネットワークと計算力学に基づくシステム同定の検討" 日本機械学会論文集(C編). 64巻625号. 3375-3382 (1998)
• [Publications] M.Arakawa,I.Hagiwara et al: "Multiobjective Optimization Using Adaptive Range Genetic Algorithms with Data Envelopment Analysis" AIAA:A Collection of Technical Papers on 7h Symposium on Multidisciplinary Analysis and Optimization. Vol.3. 2074-2082 (1998)
• [Publications] Q.Shi,I.Hagiwara et al: "Holographic Neural Network Approximations for Acoustics Optimization" Review of Japan Society of Automobile Engineering. Vol.19 No.4. 361-363 (1998)
• [Publications] 施勤忠、萩原一郎: "ニューラルネットワークと計算力学に基づくシステム同定の検討" 日本機械学会論文集(C編). 64巻625号. 3375-3382 (1998)
• [Publications] M.Arakawa,I.Hagiwara et al: "Multiobjective Optimization Using Adaptive Range Genetic Algorithms with Data Envelopment Analysis" AIAA:A Collection of Technical Papers on 7h Symposium on Multidisciplinary Analysis and Optimization. Vol.3. 2074-2082 (1998)
• [Publications] 萩原一郎: "自動車の衝突性能試験法の数値解析の現状と課題" 塑性と加工. 39巻54号. 899-905 (1998)
• [Publications] 萩原一郎(分担編集): "自動車技術会編「自動車における解析シミュレーション技術" 朝倉書店, (1997)
• [Publications] 萩原一郎(分担編集): "機械工学事典" (社)日本機械学会編, (1997)
• [Publications] 萩原一郎(分担編集): "計算力学ハンドブック-I. 有限要素法 構造編" (社)日本機械学会編, (1997)