アナログ高集積化回路による人工知能を搭載したＭＥＭＳマイクロロボットの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760243
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 齊藤 健 日本大学, 理工学部, 助教 (70580174)
• 研究協力者: 内木場 文男 日本大学, 理工学部, 教授 (60366557)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: MEMS / マイクロロボット / アナログ / 高集積化回路 / 人工知能 / ハードウェアニューラルネットワーク

研究概要

研究成果は機械工学および電子工学分野に分けられる。機械工学分野では、従来シリコンウェハの微細加工は主に平面構造のデバイスの作製にもちいられていた。本研究では微細加工技術をもちいて部品を作製し組み立てることにより、立体構造のロボットを作製した。その結果、６足のマイクロロボットでは世界最小の5mmを切るサイズでの歩行に成功した。
電子工学分野では、マイクロロボットの動作制御には主にプログラミング制御がもちいられていた。本研究では生物の脳を模倣したアナログ高集積化回路による人工知能回路を作製した結果、プログラミング無しでの動作制御に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] A Millimeter-Sized Robot by a Piezoelectric Impact-type Rotary Actuator and a Hardware Neuron Model (2014)
  • 著者名/発表者名: Minami Takato, Masaki Tatani, Hirozumi Oku, Yuki Okane, Junichi Tanida, Shinpei Yamasaki, Ken Saito and Fumio Uchikoba
  • 雑誌名: International Journal of Advanced Robotic Systems 巻: (now printing)
  • 査読あり
• [雑誌論文] AI制御によるバイオミメティクスMEMSマイクロロボット (2013)
  • 著者名/発表者名: 齊藤健、高藤美泉、関根好文、内木場文男
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: Vol.31、No.7 ページ: 684-688
  • DOI: 10.7210/jrsj.31.684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomimetics Micro Robot with Active Hardware Neural Networks Locomotion Control and Insect-Like Switching Behaviour (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Saito, Minami Takato, Yoshifumi Sekine and Fumio Uchikoba
  • 雑誌名: International Journal of Advanced Robotic Systems, Peer review 巻: vol.9 ページ: 1-6
  • DOI: 10.5772/54129
• [雑誌論文] Hardware Neural Networks Controlled MEMS Rotational Actuators and Application to Micro Robot (2012)
  • 著者名/発表者名: Fumio Uchikoba, Minami Takato and Ken Saito
  • 雑誌名: Journal of Mechanics Engineering and Automation, Peer review 巻: vol.2 ページ: 499-506
  • URL: http://www.davidpublishing.com/DownLoad/?id=8213
• [雑誌論文] パルス形ハードウェアニューラルネットワークによるMEMSマイクロロボットの歩行動作制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 齊藤健、岡崎一人、荻原龍矢、高藤美泉、佐伯勝敏、関根好文、内木場文男
  • 雑誌名: 電気学会論文誌C 巻: vol. 132(7) ページ: 1094-1100
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.132.1094
• [雑誌論文] Locomotion Control of MEMS Microrobot Using Pulse-Type Hardware Neural Networks
  • 著者名/発表者名: Ken Saito, Kazuto Okazaki, Tatsuya Ogiwara, Minami Takato, Katsutoshi Saeki, Yoshifumi Sekine and Fumio Uchikoba
  • 雑誌名: Electrical Engineering in Japan 巻: Volume 186, Issue 3 ページ: 43–5
  • DOI: 10.1002/eej.22473
  • 査読あり
• [学会発表] ANN制御システムを搭載した昆虫型MEMSマイクロロボット (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡根佑樹、前角和明、高藤美泉、内藤友香、小原広輝、浅野洋平、石原優毅、岩田蛍、奥大純、多谷大樹、日高智浩、齊藤健、内木場文男
  • 学会等名: 第28回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2014-03-07
• [学会発表] Hexapod-Type SMA Driven MEMS Microrobot with Mounted Bare Chip Artificial Neural Networks IC (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Maezumi, Shinpei Yamasaki, Hiroki Obara, Yuka Naito, Kei Iwata, Masaki Tatani, Yuki Okane, Yuki Ishihara, Tomohiro Hidaka, Yohei Asano, Hirozumi Oku, Minami Takato, Ken Saito, Fumio Uchikoba
  • 学会等名: The Nineteenth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2014
  • 発表場所: Oita, Japan
  • 年月日: 2014-01-23
• [学会発表] Biomimetics Micro Robot with CMOS IC Neural Networks Locomotion Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiho Takahama, Junichi Tanida, Minami Takato, Fumio Uchikoba and Ken Saito
  • 学会等名: 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, November 13
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] ニューラルネットワークベアチップを用いたMEMSマイクロロボット用の駆動波形の生成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齊藤健、高藤美泉、山崎晋平、前角和明、小原広輝、内藤友香、岩田蛍、多谷大樹、岡根佑樹、石原優毅、日高智浩、浅野洋平、奥大純、関根好文、内木場文男
  • 学会等名: 電気学会電子回路研究会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2013-11-29
• [学会発表] MEMSマイクロロボットの歩行および旋回動作を生成するパルス形ハードウェアニューラルネットワークの構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内藤友香、山崎晋平、高藤美泉、内木場文男、齊藤健
  • 学会等名: 電気学会電子・情報・システム部門大会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2013-09-05
• [学会発表] IC Implementation of Pulse-Type Hardware Neural Networks for Generation of Driving Waveform of MEMS Micro Robot (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiho Takahama, Junichi Tanida, Shinpei Yamasaki, Minami Takato, Fumio Uchikoba, Ken Saito
  • 学会等名: Annual Conference of Electronics, Information and Systems Society, I.E.E. of Japan
  • 発表場所: Hokkaido, Japan
  • 年月日: 2013-09-04
• [学会発表] Insect Type MEMS Micro Robot Controlled by CMOS IC of Hardware Neural Networks (2013)
  • 著者名/発表者名: Minami Takato, Shinpei Yamasaki, Shiho Takahama, Junichi Tanida, Ken Saito, Fumio Uchikoba
  • 学会等名: Twelfth European Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems
  • 発表場所: Taormina, Italy
  • 年月日: 2013-09-04
• [学会発表] IC Chip of Pulse-Type Hardware Neural Networks for Hexapod Walking MEMS Micro Robot (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Saito, Shiho Takahama, Shinpei Yamasaki, Minami Takato, Yoshifumi Sekine, and Fumio Uchikoba
  • 学会等名: International Joint Conference on Neural Networks
  • 発表場所: Texas, USA
  • 年月日: 2013-08-05
• [学会発表] Insect Type MEMS Miniaturized Robot with Hardware Neural Networks Control System (2013)
  • 著者名/発表者名: Minami Takato, Ken Saito, and Fumio Uchikoba
  • 学会等名: International Symposium on Highly-Controlled Nano- and Micro-Scale Functional Surface Structures for Frontier Smart Materials 2013
  • 発表場所: Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2013-04-20
• [学会発表] Piezo Impact Type MEMS Rotary Actuator and Application to Millimeter Size Robot (2013)
  • 著者名/発表者名: Minami Takato, Masaki Tatani, Junichi Tanida, Shinpei Yamasaki, Ken Saito, Fumio Uchikoba
  • 学会等名: IEEE-International Ultrasonics symposium 2013, IUS 3-A-3
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2013-01-22
• [学会発表] AI制御によるバイオミメティクスMEMSマイクロロボット (2012)
  • 著者名/発表者名: 齊藤健、高藤美泉、関根好文、内木場文男
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2012-09-17
• [学会発表] MEMS MICRO ROBOT USING MOSFET BASED PULSE-TYPE HARDWARE NEURAL NETWOEKS FOR MOTION CONTROL (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Okazaki, Tatsuya Ogiwara, Minami Takato, Akane Iiduka, Shiho Takahama, Mai Fujiwara, Ken Saito and Fumio Uchikoba
  • 学会等名: MEMS 2012
  • 発表場所: Paris, FRANCE
  • 年月日: 2012-01-30
• [学会発表] Development of MEMS micro robot using piezoelectric actuator mechanism (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Ogiwara, Kazuto Okazaki, Yutaro Kezuka, Shinpei Yamasaki, Minami Takato, Ken Saito, Fumio Uchikoba
  • 学会等名: Seventeenth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2012
  • 発表場所: Oita, Japan
  • 年月日: 2012-01-19
• [図書] Engineering Creative Design in Robotics and Mechatronics (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Saito, Minami Takato Yoshifumi Sekine and Fumio Uchikoba
  • 総ページ数: 1-10
  • 出版者: IGI Global
• [備考]
  • URL: http://www.eme.cst.nihon-u.ac.jp/~uchikoba/
• [備考] 受賞等:研究代表者が電気学会の電子・情報・システム部門誌での論文が認められ、平成24年度電子・情報・システム部門誌論文奨励賞を受賞した 雑誌論文⑥
• [備考] 報道等:北日本放送 「Forefrontとやまの医療際前線2014」 にてMEMSマイクロロボットの紹介が放送された