| 研究課題/領域番号 |
20K04340
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
原田 宏幸 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90301936)
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| 研究分担者 |
田島 悠介 北海道科学大学, 工学部, 助教 (00849375)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 形状記憶合金 / Shape memory alloy / SMA / アクチュエータ / 音響計測 / 強化学習 / 音声 / 機械学習 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
柔軟で単純な構造で駆動が可能である形状記憶合金（SMA）アクチュエータを，音声周波数帯域で駆動させることによって，新たな音源として利用することを目的とした研究である．従来，SMA アクチュエータは高速に駆動させることが困難であるとされてきたが，申請者らが提案してきた高速駆動手法を発展させ，高周波数帯域におけるランダム周波数入力に対応させることによって，音源として利用する方法を検討する．取り組む内容は，SMA の復元力の獲得方法に対する実験的検討，および機械学習を用いた最適駆動条件の自動調整手法の開発である．
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| 研究成果の概要 |
従来，高速に駆動させるのが難しいとされてきたSMA（Shape Memory Alloy, 形状記憶合金）のワイヤを，最も反応の良い条件に維持することによって音声周波数帯域で駆動し，音を発生させる方法を実験的に検討した．電力制御によって，発生させたい周波数の交流信号に対し，一定の電力バイアスを付加することによって，目標としていた7kHzまでの周波数で安定した駆動が可能であることを示した．また，周波数ごとの発生音量の特性を明らかにした．さらに，音声デバイス構造の検討，ランダムな周波数を含む入力に対する出力調整手法，深層学習による入力波形の最適化などに取り組んだ．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
急速なAIの発展により，スマートフォンなどの通信デバイスとのコミュケーション手段として，音声の重要性が増している．そのような背景の中，本研究は新しい形式の音源の提案を行った．従来，高速に駆動させるのが難しいとされ，音源としては用いられてこなかったSMAアクチュエータを音声周波数帯域で高速駆動させる方法を開発し，音の生成が可能であることを示した． SMAアクチュエータは柔軟で細いワイヤであることから，装置の小型化や軽量化など，デバイス設計により大きな自由度を与える可能性がある．本研究をさらに発展させることで，ウェアラブル機器や医療・福祉機器への応用が期待できる．
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