FUCHIWAKI Ohmi

Affiliation

Faculty of Engineering, Division of Systems Research

Job Title

Associate Professor

Date of Birth

1975

Research Fields, Keywords

Piezoelectric actuator, Micro Manipulation, Mechanism, Precise positioning control, Omnidirectional and Holonomic precise mobile mechanism, SMA actuator, Microscopic operation, motion compensation, Multi-axis position sensor, Cooperation control, Formation control, Micro TAS, Fluid control

Web Site

http://www.fuchilab.ynu.ac.jp/index_e.html



ORCID  https://orcid.org/0000-0003-2357-2899

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The Best Research Achievement in the last 5 years 【 display / non-display 】

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Education 【 display / non-display 】

  • 　
    -
    2004

    The University of Electro-Communications   Department of Mecanichal Engineering   Doctor Course   Completed

  • 　
    -
    2001

    The University of Electro-Communications   Department of Mechanical Engineering   Master Course   Completed

  • 　
    -
    1999

    University of Tsukuba   Physical Engineering   Graduated

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Degree 【 display / non-display 】

  • Master of Engineering - The University of Electro-Communications

  • Doctor Engineering - The University of Electro-Communications

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Campus Career 【 display / non-display 】

  • 2012.4
    　
    　

    Duty   Yokohama National UniversityFaculty of Engineering   Division of Systems Research   Associate Professor  

  • 2007.11
    -
    2012.3

    Duty   Yokohama National UniversityInterdisciplinary Research Center   Specially Appointed Assistant Professor  

  • 2018.4
    　
    　

    Concurrently   Yokohama National UniversityGraduate school of Engineering Science   Department of Mechanical Engineering, Materials Science and Ocean Engineering   Associate Professor  

  • 2017.4
    　
    　

    Concurrently   Yokohama National UniversityCollege of Engineering Science   Department of Mechanical Engineering, Materials Science and Ocean Engineering   Associate Professor  

  • 2012.4
    　
    　

    Concurrently   Yokohama National UniversityCollege of Engineering Science   Department of Mechanical Engineering and Materials Science   Associate Professor  

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External Career 【 display / non-display 】

  • 2007.4
    -
    2007.10

    University of Electro-Communications   Assistant Professor  

  • 2004.4
    -
    2007.3

    University of Electro-Communications   Research Assistant  

  • 2003.4
    -
    2004.3

      Special researcher of the Japan Society for the Promotion of Science  

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Academic Society Affiliations 【 display / non-display 】

  • 2007.4
    　
    　
     

    IEEE

  • 2001.4
    　
    　
     

    The Japan Society for Precision Engineering (JSPE)

  • 　
    　
    　
     

    American Society of Pricise Engineering (APSE)

  • 　
    　
    　
     

    The Robotics Society of Japan

  • 　
    　
    　
     

    The Japan Soceity of Mechanical Engineers

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Research Areas 【 display / non-display 】

  • Informatics / Mechanics and mechatronics

  • Informatics / Robotics and intelligent system

  • Nanotechnology/Materials / Nano/micro-systems

  • Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Control and system engineering

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Research Career 【 display / non-display 】

  • Holonomic Precise Miniature Robots

    Project Year： 2020.4 - 2025

  • Holonomic Precise Miniature Robots

    Project Year： 1999.4 - 2022

  • Improvement of response frequency for SMA actuator

    Project Year： 2019.4 - 2022.3

  • XYθ displacement sensor organized by multiple optical encoders

    Project Year： 2015.4 - 2023.3

  • Formulation and optimization of pulley-gear-type SMA heat engine toward microfluidic MEMS motor

    Project Year： 2012.4 - 2015.3

    　More detail

    We modeled and analyzed the shape-memory-alloy (SMA) heat engine in steady state. The heat engine is composed of two pulleys, three gears, and an SMA coil spring. We formulated an expression that optimizes the relationship among the parameters for the maximum power and the torque of the heat engine. This article is the first to present the basic procedure to solve the optimal solution for the pulley-gear-type heat engines that are driven by an SMA coil spring. We also discuss the miniaturization of the heat engine to actuate the Bio MEMS and the micro TAS devices as fluidic MEMS actuators.

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Books 【 display / non-display 】

  • ロボット制御学ハンドブック

    編集幹事会（ 松野文俊（主査），大須賀公一（幹事），松原 仁， 野田五十樹，稲見昌彦）（ Role： Contributor）

    近代科学社  （ ISBN:9784764904736 ）

    　More details

    Total pages：1024   Responsible for pages：715-717   Language：Japanese Book type：Scholarly book

  • 次世代センサハンドブック

    藍 光郎 他（ Role： Joint author ,  基礎編10章4節「電磁・磁歪アクチュエータ」）

    培風館 

    　More details

    Language：Japanese Book type：Scholarly book

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Thesis for a degree 【 display / non-display 】

  • 多機能超小型ロボットの開発と顕微鏡下マイクロ・プロセッシンググ

    渕脇　大海

    2004.3

    Doctoral Thesis   Single Work  

    　More details

    電気通信大学 電気通信学研究科 機械制御工学専攻
    XYθ軸の三自由度をもつ５ｃｍ３のホロノミック型自走式精密位置決め機構の開発と，四つの積層型圧電素子への入力電圧について説明している。、繰り返し補正法により、任意軸の直進動作、任意点を中心とする回転動作が可能である事を実験により示している。また、自走機構に搭載する球面アクチュエータの設計、試作、実験結果を報告している。応用実験として３台の自走機構と二台の球面アクチュエータによる微小パイプの操作、小型の羽虫の解体作業について報告している。

  • 多機能マイクロロボットの開発と電顕内マイクロ・プロセッシング

    渕脇　大海

    2001.3

    Master Thesis   Single Work  

    　More details

    電気通信大学 電気通信学研究科 機械制御工学専攻
    Xθ軸の二自由度をもつ２ｃｍ３の自走式精密位置決め機構の開発と，４台による走査電子顕微鏡の真空チャンバ内での静電気力によるピック＆プレース、ＹＡＧレーザー加工実験について報告している。さらに、二自由度の自走機構の経路生成の限界について述べ、XYθの独立三自由度を有する自走式精密位置決め機構が必要であることを，背景技術を参照しながら説明した。提案した三自由度の新機構の基本構成と動作原理の説明、設計、開発、実験結果について説明している。

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Papers 【 display / non-display 】

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Review Papers 【 display / non-display 】

  • Miniature robot technology based on soft matter

    Ohmi Fuchiwaki

    Journal of Japan Society for Design Engineering   56 ( 9 )   445 - 448   2021.9  [Reviewed]  [Invited]

    　More details

    Language：Japanese   Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)   Publisher：Japan Society for Design Engineering   Single Work  

    This article has reviewed miniature robot technologies based on soft matter. We have introduced DEAnsect robot driven by dielectric elastomer actuators and insect's muscle driven miniature robot as inner-force-type robots. We have also introduced liquid metal gel fiber soft robot driven by Lorentz force, and magnetically anisotropic rubber robot driven by variable magnetic field as outer-force-type robot. This article has reviewed miniature robot technologies based on soft matter. We have introduced DEAnsect robot driven by dielectric elastomer actuators and insect's muscle driven miniature robot as inner-force-type robots. We have also introduced liquid metal gel fiber soft robot driven by Lorentz force, and magnetically anisotropic rubber robot driven by variable magnetic field as outer-force-type robot.

  • デスクトップ・マイクロロボット・ファクトリにおける精密位置計測－ナノテクノロジーを支える生産システムに向けて－

    電気学会誌   124-E ( 12 )   449 - 553   2004

    　More details

    Language：Japanese   Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (bulletin of university, research institution)   Single Work  

  • デスクトップマイクロロボットファクトリの構築, 研究室紹介記事

    精密工学会誌   70 ( 8 )   1049 - 1050   2004

    　More details

    Language：Japanese   Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (bulletin of university, research institution)   Single Work  

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Industrial Property Rights 【 display / non-display 】

  • マイクロ流体デバイス、及びその製造方法

    太田 裕貴, 渕脇 大海, 橘 大毅, 田中 良巳

    　More details

    Applicant：国立大学法人横浜国立大学

    Application no：特願2019_147423  Date applied：2019.8.9

    Country of applicant：Domestic  

    本実施形態にかかるマイクロ流体デバイスの製造方法は、らせん溝が形成されたらせん
    部を有するワックス型を３Ｄプリンタにより作製するステップと、前記ワックス型の周り
    を造形材料で固めるステップと、前記ワックス型を溶かして、造形材料から取り出すステ
    ップと、を備えたものである。このようにすることで、効率よく流体を混合することがで
    きる。

  • AMPLE MOVEMENT CONTROL UNIT, SAMPLE MOVEMENT PARAMETERS ACQUISITION METHOD, AND SAMPLE MOVEMENT CONTROL METHOD

    Ohmi Fuchiwaki, Naoto Chiba, Hisayuki Aoyama

    　More details

    Application no：2,577,280(Canada), 2006-531248(Japan), 1  Date applied：2006

    Country of applicant：Foreign country  

    APPARATUS FOR CONTROLLING MOVEMENT OF OBJECT TO BE EXAMINED, METHOD FOR ACQUIRING PARAMETER FOR MOVEMENT OF OBJECT TO BE EXAMINED, AND METHOD FOR CONTROLLING MOVEMENT OF OBJECT TO BE EAXMINED

  • 移動装置及びプログラム

    渕脇大海, 八釼学

    　More details

    Applicant：国立大学法人横浜国立大学

    Patent/Registration no：特許第6168592号  Date issued：2017.7.7

    Country of applicant：Domestic  

    近年、情報機器や半導体デバイス等の製品の小型化が進むに連れ、これら小型製品の量産を支える基盤技術として、微小な移動を制御できる小型移動装置の需要が高まっている
    。このような背景から、従来、圧電アクチュエータを駆動源とした精密自走機構（移動装置）の研究が行われている（特許文献１、非特許文献１）。
    【０００３】
    この研究では、一対のＵ字型のフレームを電磁石として交互に強磁性体性の走行面に吸着させ、アクチュエータの伸縮と同期させることで連続微動する尺取虫型の四点接地型移動装置の開発が進められている。これにより移動装置の小型化、軽量化を促進し、省エネルギー、低振動、定床面積、独立三自由度の経路生成を特長とする精密作業の実現が期待されている。

  • 保持部材及び実装装置

    田中良巳, 今井健一郎,小林航也, 毛利紀之, 渕脇大海

    　More details

    Applicant：国立大学法人横浜国立大学

    Application no：特願2016-041572  Date applied：2016.3.3

    Country of applicant：Domestic  

    微小コイルに水を毛細管現象で保持する事で
    微小な部品を液架橋力により好適に保持可能な保持部材及び実装装置

  • 移動装置

    渕脇大海, 大井章生

    　More details

    Applicant：国立大学法人横浜国立大学

    Application no：特願2013-059013  Date applied：2013.3.21

    Country of applicant：Domestic  

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Awards 【 display / non-display 】

  • BEST PAPER AWARD

    2014.11   Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN)   Design and development of in-liquid micro robot with self-energy harvesting and self-propulsion functions - Study of coupled model of fluid dynamics and electro circuit and design of proof of concept prototype -

    Individual or group name of awards：Hiroyuki Aono, Ohmi Fuchiwaki

  • the Best Presentation Award -( Japan Soceiety of Precise Engineering (2003/03)

    2003    

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Grant-in-Aid for Scientific Research 【 display / non-display 】

  • ピラミッド型CSV姿勢制御装置による人工衛星の小型化

    2020.4 - 2023.3

    科学研究費補助金  Grant-in-Aid for Scientific Research(C)

    Investigator(s)：樋口丈浩

    　 More details

    Grant type：Competitive

  • 小型自走ロボットとロボットアームによる分散協調型フレキシブル精密生産法の創出

    2016.4 - 2019.3

    科学研究費補助金  Grant-in-Aid for Scientific Research(C)

    Investigator(s)：渕脇　大海

    　 More details

    Grant type：Competitive

  • 自己発電かつ自律推進する液中マイクロロボットの開発

    2012.4 - 2015.3

    科学研究費補助金  Grant-in-Aid for Exploratory Research

    　 More details

    Grant type：Competitive

  • チップ部品実装用自走式精密位置決め機構の開発

    2010.4 - 2012.3

    科学研究費補助金  Grant-in-Aid for Young Scientists(B)

    Investigator(s)：渕脇　大海

    　 More details

    Grant type：Competitive

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Other external funds procured 【 display / non-display 】

  • Vision Feedback Conrtrol for Automation of Pick-and-Place of Capillary Force Gripper

    2022.5 - 2022.8

    Private Foundations  中部電気利用基礎研究振興財団　出版助成

    　 More details

    Authorship：Principal investigator 

  • Development of XYθ displacement sensor for evaluating axial run out of joint mechanism

    2022.1 - 2022.12

    Private Foundations  Tsugawa foundation research grant

    Investigator(s)：Ohmi Fuchiwaki

    　 More details

    Authorship：Principal investigator 

  • 運動機能とセンシング機能を併せ持つ「フレキシブル・エレクトロニクス」の実現

    2021.4 - 2022.3

    Private Foundations  電子回路基板技術振興財団研究助成

    Investigator(s)：渕脇　大海

    　 More details

    [目的]
    「フレキシブルエレクトロニクス」に「運動機能」と「センシング機能」を付与するのに必要なゲル上への１０µｍの分解能での液体金属の配線技術の確立．
    ＜内容＞
    [アクチュエータ技術の現状と問題点]
    ＜超柔軟かつ超高精細な人工筋肉アクチュエータとセンシング機能の実現の必要性＞
    人体には大小含めて600を超える筋肉が存在する．人工的に筋肉を造形し，運動機能だけでなく，センシング機能を付与する技術は，フレキシブルエレクトロニクス・バイオメカニクス分野の最重要課題の一つである．しかし，既存のアクチュエータ技術では，生体筋肉の小型軽量性，柔軟性，複雑形状性を実現できない．
    表１に主なソフト・アクチュエータの比較を示す．申請者らの提案する「液体金属ゲル」アクチュエータは，ゲル内部に液体金属の配線を封入し，電流を流すことで発生するローレンツ力で駆動する．液体金属の超柔軟性により生体筋肉と同レベルの柔軟性・複雑形状性・高速応答性・小型軽量性を持ち，生体適合性も高いため，「人工筋肉」として理想的な特性を有している．また超柔軟なゲルの変形により液体金属の電気特性の変化を増幅する事で圧力，液体成分の高感度なセンシング機能・「人工神経系」を付与できる．
    本申請では，人工臓器に運動機能とセンシング機能を付与するのに必要な１０µｍの分解能での液体金属のゲル上への配線技術の確立を目的とする．

  • 小型精密自走ロボットのXYΘ精密位置決め制御の高速化とAFMへの応用

    2020.4 - 2021.3

    Private Foundations  スズキ財団 一般科学技術研究助成金

    Investigator(s)：渕脇大海

    　 More details

    精密機械工場の小型軽量化につながるインチワーム型ホロノミック精密自走ロボットに複数個のエンコーダにより構成される内界センサを搭載し， XYθ変位の精密制御を高速化することを第一の目的とする。第二の目的として，原子間力顕微鏡(AFM)のスキャナーとカンチレバーを2台に搭載し，AFMの観察範囲の拡大と自在化を実現する．

  • Improvement of velocity and positioning accuracy of XYθ precise mobile robot for realizing flexible and miniaturized robotic factory

    2020.4 - 2021.3

    Private Foundations 

    Investigator(s)：Ohmi Fuchiwaki

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Presentations 【 display / non-display 】

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Preferred joint research theme 【 display / non-display 】

  • R&D for Precise manipulation

  • Development of precise positioning mechanism

  • Development of miniature robots and mechanisms

  • Development of actuators

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Past of Collaboration and Commissioned Research 【 display / non-display 】

  • Micro Processing System assisted by fiber grided YAG laser.

    Project Year：  -   

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Charge of on-campus class subject 【 display / non-display 】

  • 2022   Design of Integrated Systems B

    Graduate school of Engineering Science

  • 2022   Design of Integrated Systems A

    Graduate school of Engineering Science

  • 2022   Manufacturing of Integrated Systems B

    Graduate school of Engineering Science

  • 2022   Manufacturing of Integrated Systems A

    Graduate school of Engineering Science

  • 2022   Exercises in Mathematics Ⅰ

    College of Engineering Science

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Committee Memberships 【 display / non-display 】

  • The Japan Society for Precision Engineering (JSPE)

    2020.4  First selection committee

    　More details

    Committee type：Academic society 

  • Division of Micro & Nano engineering branch in JSME( The Japan Society of Mechanical Engineers)

    2020.4 - 2021.3  Steering committee

    　More details

    Committee type：Academic society 

  • The Japan Society for Precision Engineering (JSPE)

    2018.4  Peer Reviewer

    　More details

    Committee type：Academic society 

  • 2009年日本ロボット学会年次大会

    2008.3 - 2009.9  幹事（機器展示担当）

    　More details

    Committee type：Other 

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Social Contribution(Extension lecture) 【 display / non-display 】

  • 出張講義

    Role(s)： Lecturer

    多摩高校  神奈川県立多摩高校  2019.11

    　More details

    Audience： High school students

    Type：Visiting lecture

    講義名：「レゴで学ぶ機構学」
    多摩高校二年生：
    ＜概要＞
    機構とは，エンジン，自動車のワイパー，歯車装置などのように，複数の部品が互いに限定された相対運動を行い，所望の機能を果たすように設計された機械の基本要素である．
    本講義では、身の回りにある代表的な機構のレゴ教材を配布し，受講者が動く仕組みを観察したり，機構を手で動かしたりすることで，機構の動作を観察・体験する事を目的とする．

  • レゴで学ぶ機構学

    Role(s)： Lecturer

    横浜国立大学  横浜国立大学  2019.6

    　More details

    Audience： Infants,　Schoolchildren,　Junior high school students,　High school students,　Parents/Guardians,　General public

    Type：Extension Lecture

    機構とは，エンジン，自動車のワイパー，歯車装置などのように，複数の部品が互いに限定された相対運動を行い，所望の機能を果たすように設計された機械の基本要素である．
    本講義では、身の回りにある代表的な機構のレゴ教材を配布し，受講者が動く仕組みを観察したり，機構を手で動かしたりすることで，機構の動作を観察・体験する事を目的とする．

  • 出張講義

    Role(s)： Lecturer

    立川国際中等教育学校  立川国際中等教育学校  2014.10

    　More details

    Audience： High school students

    Type：Visiting lecture

    機構とは，エンジン，自動車のワイパー，歯車装置などのように，複数の部品が互いに限定された相対運動を行い，所望の機能を果たすように設計された機械の基本要素である．
    本講義では、身の回りにある代表的な機構のレゴ教材を配布し，受講者が動く仕組みを観察したり，機構を手で動かしたりすることで，機構の動作を観察・体験する事を目的とする．

  • 出張講義

    Role(s)： Lecturer

    希望ヶ丘高校  神奈川県立希望が丘高校  2013.7

    　More details

    Audience： High school students

    Type：Visiting lecture

    機構とは，エンジン，自動車のワイパー，歯車装置などのように，複数の部品が互いに限定された相対運動を行い，所望の機能を果たすように設計された機械の基本要素である．
    本講義では、身の回りにある代表的な機構のレゴ教材を配布し，受講者が動く仕組みを観察したり，機構を手で動かしたりすることで，機構の動作を観察・体験する事を目的とする．

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