研究者詳細

教職員基本情報

氏名 Name	中島　明 ( ナカシマ　アキラ , NAKASHIMA Akira )
所属 Organization	理工学部機械システム工学科
職名 Academic Title	教授
個人または研究室WebページＵＲＬ URL	http://www.st.nanzan-u.ac.jp/info/akiran/
専攻分野 Area of specialization	ロボット工学，制御工学
学会活動 Academic societies	日本機械学会ロボット学会計測自動制御学会 IEEE(米国電気学会)
著書・学術論文数 No. of books/academic articles	総数 total number (56) 著書数 books (2) 学術論文数 articles (54)

出身学校

学校名 Univ.	卒業年月（日） Date of Graduation	卒業区分 Graduation Classification2
名古屋大学工学部機械・航空工学科	2000年03月	卒業

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出身大学院

大学院名 Grad. School	修了課程 Courses Completed	修了年月（日） Date of Completion	修了区分 Completion Classification
名古屋大学大学院工学研究科電子機械工学専攻	博士後期課程	2005年03月	修了
名古屋大学大学院工学研究科電子機械工学専攻	博士前期課程	2002年03月	修了

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取得学位

学位区分 Degree Classification	取得学位名 Degree name	学位論文名 Title of Thesis	学位授与機関 Organization Conferring the Degree	取得年月（日） Date of Acquisition
博士	工学	Control for Robot Fingers with Nonholonomic Constraints	名古屋大学大学院	2005年03月25日
修士	工学	多指ハンドロボットによる指先の転がりを考慮した対象物の把握・操り –拘束の Nonholonomic 性を利用した接触点の制御-	名古屋大学大学院	2002年03月25日
学士	工学	ソノルミネッセンスの発生及び特性に関する研究	名古屋大学	2000年03月25日

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著書

年度 Year	著書名 Title of the books	著書形態 Form of Book
年度 Year	出版機関名 Publishing organization，判型 Book Size，頁数 No. of pp.，発行年月（日） Date
2012	Advances in Robotics: Modeling, Control and Applications(Chapter 3, “Ping-Pong Ball Jugglings by Robot Manipulator Based on Discrete Control System”)	共著
	iConcept Press ， A4 ， 381(pp. 35-56) ， 2013/03
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） Authors: Akira Nakashima, Yoshikazu Hayakawa; ISBN:978-1-461108-443; Web: https://www.iconceptpress.com/book/advances-in-robotics--modeling-control-and-applications/11000036/1106000164/; Amazon: http://www.amazon.com/Advances-Robotics-Modeling-Control-Applications/dp/1461108446/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1363414026&sr=8-1&keywords=Advances+in+Robotics%3A+Modeling%2C+Control+and+Applications
2008	Robot Manipulators(Chapter 23, “Paddle Juggling by Robot Manipulator with Visual Servo”)	共著
	In-teh ， A4 ， 546(pp. 425-440) ， 2008/08
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） Authors: Akira Nakashima, Yoshiyasu Sugiyama, Yoshikazu Hayakawa; DOI: 10.5772/6218; Web: http://www.intechopen.com/books/robot_manipulators/paddle_juggling_by_robot_manipulator_with_visual_servo

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学術論文

年度 Year	論文題目名 Title of the articles	共著区分 Collaboration Classification
年度 Year	掲載誌名 Journal name，出版機関名 Publishing organization，巻／号 Vol./no.，頁数 Page nos.，発行年月（日） Date
2017	配位座標の制限を伴う2指ハンドによる転がり接触の非ホロノミック性に基づく把持対象物の操り制御	単著
	計測自動制御学会論文集，計測自動制御学会， 54/3 ， pp.320-330 ， 2018/03
	概要（Abstract） This paper proposes a motion planning method to manipulate an grasped object by a two-fingered robot hand based on the nonholonomy of the rolling contacts. A cubic grasped object is regulated to a target configuration through regulating the contact coordinates between the fingers and object using the holonomy generated by closed paths on spherical finger-tips. The parameters of the closed paths are determined by solving an optimization problem with the constraints which consist of the limitations on the finger-tip/object surfaces and the finger joint configurations. The proposed method is verified by a numerical simulation, where the planned motion is impossible without using the nonholonomy.
	備考（Remarks）
2015	Ball Trajectory Planning in Serving Task for Table Tennis Robot	共著
	SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration ，計測自動制御学会， 9/2 ， pp. 50-59 ， 2016/03
	概要（Abstract） This paper considers the serving task for the table tennis robot. Based on the physical models, the ball trajectory is formulated where the ball is hit by the racket and rebounds on the table in own court and in the opponent's courts. Then the paper clarifies which variables among the ball's position, translational and rotational velocities can be controlled independently by the serving racket. Some numerical simulations verify the results work approximately well.
	備考（Remarks） Authors: Yoshikazu Hayakawa, Akira Nakashima, Satoshi Itoh, Yuki Nakai
2013	Racket Control for a Table Tennis Robot to Return a Ball	共著
	SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration ，計測自動制御学会， 6/4 ， pp. 259-266 ， 2013/07
	概要（Abstract） This paper mainly proposes a racket control method for returning a table tennis ball to a desired position with a desired rotational velocity. The method determines the racket's state, i.e., the racket's striking posture and translational velocity by using two physical models: the racket rebound model and the aerodynamics model. The algorithm of determining the racket's state is derived by solving nonlinear equations and solving a two-point boundary value problem of a differential equation. But this is not suitable for a real-time process because of large computing time. The paper proposed a modified algorithm which could be used for a real-time process by introducing a simple aerodynamics model. Numerical simulations and experimental results show effectiveness of the proposed methods.
	備考（Remarks） Authors: Chufang Liu, Yoshikazu Hayakawa, Akira Nakashima
2012	An On-Line Algorithm for Measuring the Translational and Rotational Velocities of a Table Tennis Ball	共著
	SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration ，計測自動制御学会， 5/4 ， pp. 233-241 ， 2012/07
	概要（Abstract） This paper proposes an on-line method for estimating both translational and rotational velocities of a table tennis ball by using only a few consecutive frames of image data which are sensed by two high speed cameras. In order to estimate the translational velocity, three-dimensional (3D) position of the ball’s center at each instant of camera frame is obtained, where the on-line method of reconstructing the 3D position from the two-dimensional (2D) image data of two cameras is proposed without the pattern matching process. The proposed method of estimating the rotational velocity belongs to the image registration methods, where in order to avoid the pattern matching process too, a rotation model of the ball is used to make an estimated image data from an image data sensed at the previous instant of camera frame and then the estimated image data are compared with the image data sensed at the next instant of camera frame to obtain the most plausible rotational velocity by using the least square and the conjugate gradient method. The effectiveness of the proposed method is shown by some experimental results in the case of a ball rotated by a rotation machine as well as in the case of a ﬂying ball shot from a catapult machine.
	備考（Remarks） Authors: Chufang Liu, Yoshikazu Hayakawa, Akira Nakashima
2009	A Hybrid Damper Composed of Elastomer and Piezo Ceramic for Multi-Mode Vibration Control	共著
	Journal of System Design and Dynamics ，日本機械学会， 4/1 ， pp. 91-102 ， 2010/01
	概要（Abstract） This study develops a hybrid damper for multi-modal vibration by combining an elastomer and a piezo ceramic element. The basic idea is to obtain satisfactory damping in the low frequency range, where elastomer does not work well, by introducing a piezoelectric element. In this hybrid damper, the elastomer comprises a dynamic absorber with a metal plate of small mass that deals with higher-frequency vibration, while piezo ceramic comprises a shunt damper with an electric shunt circuit that works for lower-frequency vibration. The effectiveness of this approach is examined through vibration control of a cantilever beam. The aim is to suppress the 1st mode vibration with the shunt damper and the 2nd mode with the dynamic absorber. With appropriate tuning procedures for the control parameters, vibration suppression of more than 10dB is attained in each mode.
	備考（Remarks） Authors: Kazuhiko Oshima, Daiyu Inagaki, Akira Nakashima, Yoshikazu Hayakawa, Keiji Tagatani, Teruaki Yuoka
2008	Control of Grasp and Manipulation by Soft Fingers with 3-Dimensional Deformation	共著
	SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration ，計測自動制御学会， 2/2 ， pp. 78-87 ， 2009/03
	概要（Abstract） In this paper, we consider control of grasp and manipulation of an object in 3-dimensional space by a 3-fingered hand robot with soft finger-tips. We firstly propose a 3-dimensional deformation model of a semispherical soft finger tip and verify its relevance by experimental data. Second, we derive the contact kinematics and the dynamical equations of the fingers and the object where the 3-dimensional deformation is considered. For the system, we thirdly propose a method to regulate the object and the internal force with the information of the hand, the object and the deformation. A simulation is shown to prove the effectiveness of the control method.
	備考（Remarks） Authors: Akira Nakashima, Takeshi Shibata, Yoshikazu Hayakawa
2005	測定ノイズを考慮した力覚センサによる接触点位置の推定	共著
	日本ロボット学会誌，日本ロボット学会， 23/6 ， pp. 725-731 ， 2005/09
	概要（Abstract） This paper considers a method of estimating a contact point between a robot hand and an object by using a force sensor with measurement noise. The estimation problem is formulated as a problem of nonlinear constraint optimization, in which the cost function represents the estimation error against the measurement noise and the constraints require the contact point being on the fingertip surface and the fingertip force directing inward. Although problems of nonlinear constraint optimization can be only solved by numerical optimization in general, it is shown that the optimization problem for the estimation can be solved analytically in this case. Experimental results are shown to prove the efficiency of the proposed method.
	備考（Remarks）著者：長瀬賢二，吉永光介，中島明，早川義一
2005	自由度が制限された2指ハンドによる転がり接触を用いた対象物の把握・操りと接触点の同時制御	共著
	計測自動制御学会論文集，計測自動制御学会， 41/6 ， pp. 481-490 ， 2005/06
	概要（Abstract） This paper considers simultaneous control of grasp/manipulation and contact points of an object with the pure rolling contact by two-fingered robot hand. We consider the case where the number of the degrees of freedom (DOF) of each finger is constrained. First, we derive a relationship between the rolling velocity and the motion of the fingers and the object, which determines the number of the DOF of the system. Second, we provide explicit expressions of the contact force and the motion of the fingers and the object, which can be directly used for the simultaneous control. Utilizing the results, we provide a general formulation of a linearizing compensator for the simultaneous control. Controlling the contact points can be realized by making the rolling velocity follow the appropriate trajectory with the nonholonomy of rolling. A numerical example shows the effectiveness of the method.
	備考（Remarks）著者：中島明，長瀬賢二，早川義一，三田将貴
2004	転がり量に制限を有する平面を転がる球の接触点の制御	共著
	計測自動制御学会論文集，計測自動制御学会， 40/11 ， pp. 1088-1097 ， 2004/11
	概要（Abstract） In this paper, we discuss control of contact coordinates for a contact point between a sphere and a plane with pure rolling contact by using iterative closed paths on the sphere with constraint on range of rolling motion. First, we analyze the boundary of the reachable area by the closed path with constraint on range of rolling motion. Utilizing the result, we propose a method which brings all the contact coordinates to a target point by the iteration of a finite number of the closed paths. A numerical example where the rolling motion is restricted to the area on the semisphere shows the effectiveness of the proposed method.
	備考（Remarks）著者：中島明，長瀬賢二，早川義一
2004	ソフトフィンガーを用いた対象物の把握・操りの制御	共著
	計測自動制御学会論文集，計測自動制御学会， 40/5 ， pp. 518-527 ， 2004/05
	概要（Abstract） This paper considers grasping and manipulation of an object by two-fingered robot hand with soft finger-tips. Each finger has two degrees of freedom, and the motion of the object is assumed to be in a plane. We first provide a formulation of the soft finger-tips,and derive the equations of motion of the whole system. For the system, we propose a method to regulate the motion of the object and the internal force with the information of the hand, the finger-tips and the object. We also consider the case where the information concerning the finger-tips and the object is replaced by its estimates from the information of the hand. In this case, we show that the motion of the object and the internal force is converged with some steady-state error caused by the estimation error. Numerical simulations and experiments are shown to prove the efficiency.
	備考（Remarks）著者：長瀬賢二，中島明，早川義一，傍嶋幸之助

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その他研究業績

年度 Year	題名等 Titles	カテゴリ Category	細目 Authorship
年度 Year	掲載雑誌名等 Publishing Magazine，発行所 Publisher，巻／号 Vol./no.，頁数 Page nos.，発行年月（日） Date
2016	シミュレーション装置が参照するマップの生成装置及び生成方法(特開2016-149095)	特許	共著
	2016/08/18
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） http://patent.conceptsengine.com/p/2016149095 発明者：土谷美知太郎，久田英人，鈴木紀康，康子博，早川義一，中島明
2013	Grip position calculator and method of calculating grip position (US8452452 B2)	特許	共著
	2013/05/28
	概要（Abstract） The grip position calculator determines a grip position where the fingers can grip a workpiece in any orientation of the workpiece. The calculator then determines an initial position where the finger tips can grip the workpiece and set the initial position as a point of calculation. Then an allowable gripping force is calculated which is an index that indicates an allowable force to be applied to the workpiece at point. Then other allowable forces are calculated for a plurality of points near the point of calculation. Then the point of calculation is selected as a possible gripping position if the allowable force a point is greater than any of the allowable forces. Otherwise, one of the points is selected for another point of calculation where the greatest allowable force (De) has been calculated and return to calculating an allowable gripping force.
	備考（Remarks） Authors: Toshiyuki Kondo, Shinji Sawada, Nobuhiro Nanba, Yoshikazu Hayakawa, Kenji Fujimoto, Akira Nakashima, Takashi Uno 公告番号 US8452452 B2 公開タイプ認定出願番号 US 13/148,183 PCT 番号 PCT/JP2010/051079 公開日 2013年5月28日出願日 2010年1月28日優先日 2009年2月9日 URL: https://www.google.com/patents/US8452452
2010	摩擦係数同定方法，把持制御方法，この把持制御方法を行うロボットハンド及びプログラム（特開2010-271118）	特許	共著
	2010/12/02
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） http://www.ekouhou.net/摩擦係数同定方法、把持制御方法、この把持制御方法を行うロボットハンド及びプログラム/disp-A,2010-271118.html
2010	制御装置（特開2010-179442）	特許	共著
	2010/08/19
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） http://www.ekouhou.net/制御装置/disp-A,2010-179442.html
2010	把持位置計算装置及び把持位置計算方法（特開2010-179443）	特許	共著
	2010/08/19
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） http://www.ekouhou.net/把持位置計算装置及び把持位置計算方法/disp-A,2010-179443.html
2009	能動型防振適応制御装置（特開2009-151570）	特許	共著
	2009/07/09
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） http://www.j-tokkyo.com/2009/G05D/JP2009-151570.shtml
2009	振動抑制装置(（特開2009-121520）	特許	共著
	2009/06/04
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） http://www.j-tokkyo.com/2009/F16F/JP2009-121520.shtml
2008	能動型防振装置（特開2008-002546）	特許	共著
	2008/01/10
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=200903083170215506 発明者：小山裕教, 村松篤, 早川義一, 中島明, 加藤利明, 伊原春万
2008	能動型防振装置（特開2008-002547）	特許	共著
	2008/01/10
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=200903072176246819 発明者：小山裕教, 村松篤, 早川義一, 中島明, 加藤利明, 伊原春万
2006	2指ハンドロボットによる物体の把握と操り－転がり拘束を受ける剛体系の運動と接触点の同時制御－	解説記事	共著
	計測と制御，計測自動制御学会， 45/7 ， pp. 614-619 ， 2006/07
	概要（Abstract）
	備考（Remarks）

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学術関係受賞

年度 Year	受賞学術賞名 Name of award	受賞対象となった研究／業績／活動等 Activity for which award given	受賞年月（日） Date
年度 Year	授与機関 Award presenter
2015	10th Asian Control Conference Runner-up of The Best Paper Award	New DXHS Algorithm for Periodic Vibration Control - Numerical Simulation and Experimental Results	2015年06月02日
	10the Asian Control Conference
	備考（Remarks）
2012	IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics 2012 Best Paper in Robotics Finalist	Racket Control and Its Experiments for Robot Playing Table Tennis	2012年12月14日
	IEEE（米国電気電子学会）
	備考（Remarks）
2007	計測自動制御学会中部支部第38期支部賞奨励賞	「多指ハンドロボットにおける非ホロノミックな転がり接触と把持・操りの同時制御」と題した一連の研究	2008年01月
	計測自動制御学会
	備考（Remarks）

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研究発表

年度 Year	題目又はセッション名 Title or Name of Session	細目 Authorship	発表年月（日） Date
年度 Year	発表学会等名称 Name, etc. of the conference at which the presentation is to be given, 主催者名称 Organizer, 掲載雑誌名等 Publishing Magazine，発行所 Publisher，巻／号 Vol./no.，頁数 Page nos.
2022	A Control Design for Paddle Juggling based on Discrete System with Racket Tracking Errors	共同	2022/07/13
	IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM) ， IEEE/ASME ， 6
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） Authors: Akira Nakashima, Daisuke Maki, Taiki Sasayama and Noboru Sakamoto
2021	A Palm Circle Task Controller of Contact Juggling for Ball-and-Plate System with 6-DOF Manipulator	共同	2021/09
	SICE Annual Conference 2021 ，計測自動制御学会， pp. 618-623
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） Authors: Akira Nakashima, Taiga Ishiguro, Noboru Sakamoto
2020	A Control Method for Palm Circle Task on Contact Juggling of a Ball by a 3-DOF Manipulator	未設定	2020/09/25
	SICE Annual Conference 2020 ，計測自動制御学会， pp. 1094-1099
	概要（Abstract）
	備考（Remarks）
2020	物理モデルによる卓球ロボットの研究開発	単独	2020/07
	オンライン研究会「真なるダイナミクスの追求による次世代システム制御理論の構築」第3回，真なるダイナミクスの追求による次世代システム制御理論調査研究委員会（計測自動制御学会）
	概要（Abstract）
	備考（Remarks）
2019	Control of Nonprehensile Manipulation with Ball-Beam System: Palm Circle of Contact Juggling	単独	2019/09/13
	SICE Annual Conference 2019 ，計測自動制御学会， pp. 1631-1636
	概要（Abstract）
	備考（Remarks）
2018	2-Dimensional Dynamical Modeling and Control of Spherical Robot Driven by Inner Car	共同	2018/12/15
	IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics ， IEEE ， 1846-1851
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） Authors: Akira Nakashima, Sotaro Maruo, Ryoma Nagai and Noboru Sakamoto
2017	A Motion Planning for Grasp and Manipulation System based on Rolling Motion	単独	2017/08/28
	IEEE Conference on Control Technology and Applications ， IEEE ， 167-174
	概要（Abstract）
	備考（Remarks）
2016	A Motion Planning of Dual Arm-Hand Manipulators for Origami-Folding Based on a Probabilistic Model of Constraint Transitions within Human Behavior	共同	2016/12/04
	IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics ， IEEE ， Proceeding of IEEE ROBIO2016 ， pp.562-569
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） Authors: Akira Nakashima, Yoshihiro Iwanaga, Yoshikazu Hayakawa
2015	Ball's Trajectory Planning in Serving Task for Table Tennis Robot	共同	2015/07/30
	SICE Annual Conference 2015 ， 1803-1808
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） Authors: Yoshikazu Hayakawa, Satoshi Itoh, Yuki Nakai, Akira Nakashima
2015	Contact Transition Modelling on Planar Manipulation System with LuGre Friction Model	共同	2015/07/08
	10th International Workshop on Robot Motion and Control ， 300-307
	概要（Abstract）
	備考（Remarks） Authors: Akira Nakashima, Yoshiyuki Ooka, Yoshikazu Hayakawa

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研究助成

年度 Year	助成名称または科学研究費補助金研究種目名 Name of grant or research classification for scientific research funding		研究題目 Research Title
年度 Year	役割（代表/非代表） Role	助成団体 Granting body	助成金額 Grant amount
2020	科学研究費補助金		運動・力触覚モデルによる非拘束マニピュレーションの最適操り運動プリミティブの獲得
	代表	日本学術振興会	4,290,000円
	研究内容（Research Content）
	備考（Remarks） 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円) 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円) 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円) 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016	科学研究費補助金		衝突の離散事象を伴う技巧的動作における非ホロノミック系に基づいた相互作用の創発
	代表	日本学術振興会	4,810,000円(総額)
	研究内容（Research Content）
	備考（Remarks） 2016～2018年度 2016年度：直接経費 1,200,000円，間接経費 360,000円 2017年度：直接経費 1,300,000円，間接経費 390,000円 2018年度：直接経費 1,200,000円，間接経費 360,000円
2016	立松財団一般研究助成		柔軟物把持・操りのための人間の動作解析に基づいた双腕多指ハンドロボットの運動計画法
	代表	立松財団	1,000,000円
	研究内容（Research Content）
	備考（Remarks）
2015	共同研究		炉内における計測用ミラーの交換システムの構築
	非代表	核融合科学研究所	310,000円
	研究内容（Research Content）
	備考（Remarks）代表者：秋田大学菅原佳城，所内世話人：秋山毅志
2012	寄付金		寄付金
	代表	東海ゴム工業	600,000円
	研究内容（Research Content）
	備考（Remarks）
2012	科学研究費補助金		動的操りのための非ホロノミック性を有する内部ダイナミクス生成
	代表	日本学術振興会	4,550,000円
	研究内容（Research Content）
	備考（Remarks） 2012～2013年度
2011	寄付金		寄付金
	代表	東海ゴム工業	600,000円
	研究内容（Research Content）
	備考（Remarks）
2008	科学研究費補助金		非ホロノミック拘束を利用した巧みな物体マニピュレーションを実現する運動制御
	代表	日本学術振興会	3,640,000円
	研究内容（Research Content）
	備考（Remarks） 2008～2009年度
2005	科学研究費補助金		多指ハンドロボットの高次運動機能を自立的に獲得するための制御と情報処理
	非代表	日本学術振興会	15,410,000円
	研究内容（Research Content）
	備考（Remarks）研究代表者：名古屋大学早川義一教授，2005～2007年度

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著書・学術論文に関する統計情報

年度 Academic Year	学会誌・国際会議議事録等に掲載された学術論文の件数 No. of Academic Articles in Journals/Int'l Conference Papers	学内的な紀要等に掲載された学術論文の件数 No. of Academic Articles Pub'd in University Bulletins	学会受賞等の受賞件数 No. of Academic Awards Received	国際学会での研究発表の件数 No. of Presentations of Papers at Int'l Academic Conferences	国内学会での研究発表の件数 No. of Papers Presented at National Academic Conf.
2022	1	0	0	5	0
2021	1	0	0	1	3
2020	1	0	0	3	0
2019	1	0	0	1	1
2018	1	0	0	1	1
2017	2	0	0	1	3
2016	1	0	0	1	2
2015	4	1	1	3	3
2014	5	0	0	5	0
2013	5	0	0	4	0

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2023/05/05 更新

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