研究シーズ共同研究・外部資⾦獲得実績研究キーワード最適設計・数値解析・機械設計・最適化・最適化手法・逆解析・振動解析・音響解析・構造解析・動作解析・マルチフィジックス・熱磁気モーター・ドローン画像処理・３次元再構成・光学多層膜・太陽電池パネル最適配置•熱磁気現象の数値解析、最適設計（マルチフィジックス連成解析）•ドローン画像からの複雑構造物の３次元再構成•微細構造の光学解析（光学デバイス、化粧粒子、微粒子分散）•光学多層膜構造の最適設計（遮熱フィルム、超多層膜構造、フィルター）•機械材料の材料物性値同定（弾塑性材料特性値、押込み試験による物性値取得）•メカニズムの最適動作の生成（ロボットの歩行、マニピュレーター軌道、リンクメカニズム、歯車列の最適設計・自動生成）•誤差の大きい測定データからの真値同定逆解析、適切化、データ同化•自然エネルギー利用の電力供給最適化•太陽光パネルの最適配置（不定形地、斜面、日影考慮）•スポーツ用具の応力解析・最適設計•構造音響連成解析・形状最適化•除雪機，運動機器などの各種機械設計（共同研究）•ホーンの構造音響連成解析と形状最適化（共同研究）•建設機械の安定性解析（共同研究）•非線形材料特性値同定解析（共同研究）•光学素子薄膜構造の最適設計手法の開発（共同研究）•高分子多層フィルムの最適設計（共同研究）•遺伝的アルゴリズムを用いた逆問題解析に関する研究（科研費）•熱磁気モーターの開発・数値モデル構築（科研費）•半導体圧力センサーの応力解析（受託研究）•発光プラスチックの改良（受託研究）•材料挙動の高精度解析のための実験値に基づく構成式同定（助成金）•採光プラスチック形状の最適設計（助成金）最近の研究トピックス歩行ロボットの歩行動作生成アルゴリズム障害物を跨ぐ、乗り越える、曲がるなど，環境に対応して歩行パターンを自動生成。エネルギー最小・歩行速度最大化などの多目的最適化問題を解いている。人の動作解析やAI構築のための深層学習データとして利用できる。左：入り組んだ細長い物体（樹木）の撮影画像から3次元形状データを取得．右：複雑な形状の敷地内に配置できない内部領域を避けて年間総受光量が最大になる太陽光発電パネルを最適配置教授中村正⾏研究から広がる未来卒業後の未来像機械装置・システムの設計は、材料の性質や力学、地球環境への配慮、設計方法など多くの知識が総合される過程です。機械の軽量化や高性能化、エネルギー・資源の使用量低減には最適化が欠かせません。製品の製造から使用・廃棄、材料の再利用、安全・安心の保証まで、物づくり全般における環境適合設計が必要です。ものづくりと地球環境および人間との“調和”を実現する「最適化」の技術、まだ存在しない“未来”を計画し創造する「設計」の技術をキーフレーズとして、機械工学分野の各種最適設計や最適化手法、設計開発手法について研究しています。最適化により機械の性能向上だけでなく、エネルギーや資源を有効利用できます。環境適合設計や高速コンピューターを利用したモデルベース開発などの設計開発手法は、地球環境に配慮し安全安心を保証するために欠かせない技術です。設計は深く精密に思考する能力を鍛え、考える力、創造する力を育みます。卒業・修了生は自動車･電機･建設機械･医療機器･光学機器･情報機器メーカー、空調設備・水処理・建設、電力・ガス・水道などのインフラ系企業技術者、コンサルタント、企業の研究所、国県市の研究職・行政職など広範な分野で、設計・開発技術者、研究者、公務員として活躍しています。長野県精密工業試験場勤務の後、信州大学工学部助手、助教授を経て2006年より現職。専門は設計工学、計算力学。主な講義科目は｢材料力学｣｢光工学｣｢最適設計学特論｣｢理科指導法(教職科目)｣。“調和”を実現する｢最適化｣の技術、“未来”を創る｢設計｣の技術【私の学問へのきっかけ】父親が農業機械の販売・修理と開発・製作の仕事をしており，子どもの頃から身近にさまざまな機械部品や工作機械，分解されたエンジンなどがあり，作業場は遊び場でした．機械工学がイメージしやすい環境でした．大学の研究では数学と物理学を便利に使って，実験装置はコンピューターの中に作り上げて（プログラミングして）進めています．実現象や、まだ実現できていない“未来”までを，目に見えるように表現できる学問はおもしろい！機械システム⼯学科消費エネルギー最小や移動時間最小などの多目的基準に基づき、2足歩行ロボットの脚の最適な歩容を生成した例。明確な基準に基づいて最適な動作を生成できるアルゴリズムを開発。人体の運動解析などにも応用できる多目的最適化手法を応用して、未利用エネルギーを環境から取り出す装置（熱磁気モーター）の数値モデルを構築する研究リンゴの木の3次元再構成複雑形状敷地への太陽光発電パネルの最適配置89
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