名物研究室・授業紹介

　流体力学では液体や気体の流れを扱います。写真は翼の端を通過する流れを煙で可視化したものです。翼端部の流れはらせん状の渦となり、飛行機の抵抗の原因となります。流体力学を駆使して翼の形状を工夫することで、渦の影響を小さくし、翼の性能を高めることができます。飛行機の翼以外にも、流体力学は、自動車や船舶の形状最適化、エンジン、風車などのエネルギー機器の高効率化、血流や魚の泳法、昆虫の飛翔メカニズムの解明、ボールの空気力学的特性に代表されるスポーツ分野での応用など、多くの分野で私たちの生活と深く関わっています。流体力学研究室では、流れをよく理解して、流れを自在に制御することで、さまざまな機械をより高性能にすることを目指して、研究を行っています。

　ロボット工学研究室では、放射線量の観測を無人で行うロボット、噴火の危険のある火山で長期間にわたり観測を行うロボット、遠く離れた宇宙で探査を行うロボットなど、人が近寄れないところで役に立つロボットの研究開発をしています。あの「はやぶさ」に搭載された小惑星探査ロボット「ミネルバ」の開発にも参加しました。また、人がたくさんいるところで安全に走行する技術についても研究しています。このようなロボットを実現するためには、機械だけではなく、エネルギー管理技術、電子回路設計、コンピュータ、ソフトウェアや数学、物理学などへの広範な知識が必要です。高度な技術を駆使して実世界で使えるロボットの実現に取り組んでいます。

　この授業では「力の作用による物体の変形」について学びます。負荷をかけることによって物体には歪みが生じ、弾性をもつ素材や構造体の場合は、そこに反発力が生まれます。こうした物体の状態を「応力」（もとに戻ろうとする力）と「歪み」の関係から分析していくのがこの授業です。一見、工学寄りの内容のようにも感じられますが、講義のなかには理学と工学の両方の要素が取り入れられています。
　まず、分析のモデルとなる物体の構造を設計する際は、数理科学的な考え方（理学）がベースとなります。その後、負荷による形状変化を調べていく中で、構造物ならではの特性が見つかった場合は、それをどう応用していくか、今度は「工学」的なアプローチが必要となります。さらに、構造物の歪みを詳しく調べることで、より強度の高い構造設計のためには、どんな数理的計算が必要かといった、工学から理学への情報のフィードバックも行われます。

　メカトロニクス実習では、ライントレースロボットの設計と制作を行います。ライントレースロボットは、紙に引かれたコースに沿って走るロボットです。センサから得られた情報を基に、コンピュータで状況を判断し、適切な指令値をモータに与えることにより、ライントレースロボットは動作することができます。メカトロニクスとは、機械工学（メカニクス）と電子工学（エレクトロニクス）のふたつの分野を結びつけた言葉です。この授業では、車体の設計、電子回路の製作、センサやモータの特性評価、プログラミングなど、さまざまな体験をすることができます。講義だけでは得られないものづくりの楽しさと難しさを、多くの人に体験してもらいたいと思います。

　機械工学ものづくりを担う総合工学です。この分野は極めて広く、たとえば工作機械、食品加工機などの産業機械、自動車、飛行機などの移動機械、ロボットなどの知能機械、身近なゲーム機、自動販売機などもすべて機械工学の分野です。省エネルギーや省資源の問題も機械工学の知識なくしては解決できません。多岐にわたる工学分野で活躍する人材育成のため、ものづくりを担える総合能力の養成を目指します。
　この授業では、機械工学の概要と技術者の役割を学び、模型飛行機コンテスト、研究室を題材としたプレゼンテーション実習などを通じて、ものづくりの面白さを発見します。

　流体とは我々の身の回りにある水や空気など固体ではない連続体のことを指します。流体の運動や、流れの中におかれた物体に働く力を知ろうとするときに役立つのが「流体力学」です。本講義を通じて、流体の運動方程式をはじめとする流体力学の基礎を学ぶことで、自動車や航空機の空力解析や、各種プラント設計、血流などの生体内の流れの理解に必要な知識を得ることができます。