日本的机械工学专业解析-机器人研究

机器人学是一门横跨多个领域的综合性学科，研究内容涉及到机械工程、计算机科学、电子工程等学科。该学科的研究者主要致力于开发能够执行各类任务的机械设备。

在全球范围内，机器人学作为一门较新的学科，正以惊人的速度迅猛发展着。日本更是将其广泛应用于生产制造、医疗保健、服务行业等多个领域，发展水平位居世界前列。此外，值得一提的是，日本的机器人研究尤其注重产品的高度精密化和创新化，以更好地应对日益严峻的老龄化社会问题。对于有意研究机器人的同学来说，日本无疑是一个性价比极高的选择。

具备逼真面部表情的人形机器人Ameca引发热议

那么，都有哪些学校的哪些院系开设有相关研究室呢？本期，我们就来为大家介绍东京工业大学、早稻田大学、东北大学这三所老牌名校中涉及到机器人学的四个研究室。

一、东京工业大学

工学院机械系

小俣·石田研究室

研究关键词

医療・産業ロボット（医疗·产业类机器人）、バイオマイクロデバイス（生物微型装置）。

研究室简介

该研究室的研究课题主要围绕医疗机械与生物技术展开，其特色在于打破了机械与生物医疗之间的壁垒，提供了一个有利于不同领域进行科研交流的平台。

研究室致力于开发脱胎于机械手的医疗机器人，以及与细胞（如癌细胞和细菌）相关的创新装置。近年来，以分子生物学为基础的医疗研究逐渐崛起，发展前景广阔，未来可期。小俣·石田研究室也顺应着时代潮流，逐步将研究重点转移到了细胞领域。

小俣与石田两位教授中，小俣教授的多项研究课题与机器人密切相关，例如能产生强大指尖力的节能机器手、可捕获高度迁移癌细胞的微流体设备等。石田教授的研究方向则与机器人关系不大，故在此不多做介绍。

以下，我们从小俣教授的诸多研究中挑选了两个相关课题为大家进行详细介绍。

研究课题

1.弦振動による手術ロボット屈曲鉗子の力センシング

手术机器人的屈曲夹子的力传感是一项尚未发展成熟的技术。一直以来，测量施加在细长弯曲末端上的力都是一件比较困难的事，因此该研究在弯曲夹子末端关节处增加了一个金属丝，如此一来，就可以通过振动金属丝并测量弦振动频率来间接地测量出张力，从而计算出施加在末端的力。

2.音を用いた鉗子用力センサの開発

镊子和其他一些手术器械的所受作用力无法测定的问题早已被提出，然而时至今日尚未找到完美解决方案。针对这一难题，该研究进行了新的尝试，根据笛子的原理，设计、开发了一种小型力传感器，同时满足了体积小、可消毒、可清洗、符合价格等要求。

岡田·土方研究室

研究关键词

ロボット工学（机器人工学）制御工学、機構设计、運動の創発。

研究室简介

该研究室由岡田昌史和土方亘准两位教授共同领导。岡田研究室的研究课题主要围绕机器人制御工学以及轻量化机器人的研发展开。土方研究室的研究课题则与生物学与工程学紧密相关，通过在生物学中运用工程学，探索延长人类寿命的方法。

下面，我们将为大家详细介绍几个与机器人相关的研究课题。

研究课题

1. アトラクタに基づくロボットの運動創発（基于吸引子的机器人运动）

通常情况下，机器人的运动是通过反馈控制器来引导的，控制器给出一个目标值，机器人便会进行相应的运动。另一方面，从机器人的运动方程来看，一定的周期性运动会在状态空间中画出一个封闭轨道。在这项研究中，研究团队设计了一个非线性控制器，这是一个自主系统，可以将机器人拉入这个封闭轨道，使其在没有目标值的情况下仍可继续移动。换句话说，这可以说是机器人的身体、控制法则和环境之间相互作用从而实现运动。

2.人工知能を備えた人工心臓

由于人工心脏需要植入人体，一直以来只能使用最基本的必要传感器。本研究以开发出新型磁悬浮人工心脏为目标，在将磁悬浮系统本身作为传感器的同时，使其与机器学习相结合，从而创造出前所未有的功能。

人工心脏课题相关海报

3.磁気軸受やモータを用いた血栓検出と予防

该研究的首要目的在于防止血栓的形成，基于此，小组开发了一种能够有效防止血栓形成的技术，即对磁悬浮叶轮施加特定频率和特定轨迹的高速微位移振动，从而防止血液附着在材料表面。此外，通过这种振动获得的叶轮振动响应，还可以在极早期阶段检测泵中的血栓。

二、早稲田大学

創造理工学研究科

岩田研究室

研究关键词

脳卒、人工知能、知覚支援RT、生活质量（Quality of Life）。

研究室简介

该研究室以人类辅助机器人技术（Robot Technology）为核心研究对象，设计并开发了康复辅助机器人、医疗支援机器人、运动能力辅助机器人，以及可以实现直觉式自主操作的“第三臂”。与医院和企业保持着良好的合作关系，其研发成果已在现实社会中得到实际应用。此外，岩田研究室还与其他实验室进行合作，对灾难响应机器人的操作员支持和纳米片计算机化应用技术进行了深入研究。

以下，我们选择了两个研究课题为大家进行详细介绍。

研究课题

1.脳卒中患者の歩行·バランス能力向上のための知覚支援RT用感知辅助（RT技术改善中风患者的步态平衡）

中风偏瘫患者往往会因运动麻痹和感觉障碍而丧失正常行走能力，步行速度的下降导致患者的生活质量也严重下降，因此帮助这些患者恢复步行速度变得十分重要。针对这一问题，研究团队开发了一种节律诱发装置，可以帮助提高中风截瘫患者的行走速度。

2.第三の腕（第三臂）

近年来，人们对人体增强技术的兴趣与日俱增，这种技术的目的并非取代失去的身体部位，而是延伸人类的身体，创造新的“身体”。本研究的目的便是设计并开发出一种可穿戴式机械臂（第三臂），该机械臂可根据操作者的意愿进行直观、自主的控制。

早稲田大学岩田浩康研究室「装着型ロボットアーム」（穿戴型第三臂）

****

三、東北大学

ロボティクス専攻

田村研究室

研究关键词

パーソナルモビリティ、移動予測。

研究室简介

研究主要围绕机器人和其他新型人造物体如何与人类共存展开。开发能为人类提供帮助的机器人技术亦是这里的研究课题。

此外，该研究室大多数研究活动是与平田・翁・サラザル研究室合作开展的。近年来的研究内容主要与パッシブロボティクス（被动机器人学）相关。被动机器人，即使用制动器等被动执行器进行控制的系统，区别于以电机等主动执行器为主要控制器的传统机器人。使得更加安全的人机交互成为可能。

同时，被动机器人技术的概念不仅可以应用于人机合作系统，还可应用于使用多个机器人的物体运输和探索系统。这一领域的研究无疑将为未来机器人的实际应用做出重大贡献。

研究内容

1.パーソナルモビリティの操作支援

近年来，人们对短途代步工具的需求日益增长（例如在公共场所使用的电动轮椅等个人代步工具）。本实验室旨在根据用户的操作意图提供适当的操作支持，从而使老年人和不熟悉情况的人能够在拥挤和狭窄的环境中顺利操作个人代步工具。

1. 歩行者の移動予測

在日常生活中，行人和汽车、自行车、轮椅等不同类型的交通工具混杂在一起，共同使用着各种道路。近年来，随着电动脚踏板和自动驾驶汽车等新型车辆相继问世，确保混合交通的安全性和顺畅性成为当务之急。实验室正在研究行人移动预测方法，这种方法考虑到了人的意图和注意力，以及附近其他人和环境的影响。

以上就是机器人学相关研究室的介绍，希望能为有意报考该方向的同学提供一些帮助。今后我们将为大家介绍更多相关研究室及教授，欢迎持续关注～