日本大学 理工学部 機械精密工学科 齊藤 健 准教授 内木場 文男 教授 | 人工知能・IoT・ビッグデータ分野における産学連携マッチングフェア
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日本大学 理工学部 機械精密工学科 齊藤 健 准教授 内木場 文男 教授

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出展者名 日本大学 理工学部 機械精密工学科 齊藤 健 准教授 内木場 文男 教授
分野 IoT用マイクロ発電機、マイクロアクチュエータ、アナログ集積回路による人工知能
出展内容
IoTの普及においてデバイスの無電源化が期待されています。そこで、振動発電などのエナジーハーベスタとは異なる思想で、MEMSプロセスを用いたマイクロ発電機を開発しています。MEMSエアタービンと積層セラミック磁気回路を組み合わせた電磁誘導式発電機であり、指先に乗る大きさで、センサ駆動用のエネルギーが十分に取れない場面でも活用可能です。また、マイクロアクチュエータや、生物の神経回路を模倣したアナログ集積回路による人工知能もご紹介します。
出展詳細
IoTの普及においてセンサデバイスの無電源化が期待されています。そこで、振動発電などのエネルギーハーベスティング技術とは異なる思想で、MEMSプロセスを用いたマイクロ発電機を開発しています。MEMSエアタービンと積層セラミック磁気回路を組み合わせた小型電磁誘導式発電機であり、5 mm程度の指先に乗る大きさで、1分間に6万回転することでおよそ3 mVAの電力を発生するため、センサ駆動用のエネルギーが十分に取れない場面でも活用可能です(図1)。

図1 マイクロ発電機

また、MEMSプロセスを用いたアクチュエータの研究・開発もしています(図2)。

図2 マイクロアクチュエータ

例として、カリフォルニア大学バークレー校と共同研究を進めているインチワーム型静電アクチュエータ(図2 a)は60Vで1.5mNの発生力があります。その他にも積層セラミック磁気回路を用いた小型電磁モータ(図2 b)、形状記憶合金を利用した回転型アクチュエータ(図2 c)、圧電素子を利用したアクチュエータ(図2 d)、強磁性体のキュリー点を利用した磁気アクチュエータを紹介します。

さらに、生物の神経回路を模倣したアナログ集積回路による人工知能の開発もおこなっています(図3 a)。

図3 アナログ集積回路による人工知能

アナログ集積回路による人工知能の基本構成要素には、生物の神経細胞の出力するパルス波形をアナログ回路でモデル化した、パルス形ハードウェアニューロンモデル(図3 b)を用いています。このモデルは、生物の神経細胞の特徴である、不応期、閾値、時空間的加算特性などを持つため、従来のデジタル型の情報処理とは異なる、脳型の情報処理をIoTデバイスに実装できる可能性があります。出展者らは一例としてロボットの駆動回路に実装し、コンピュータプログラムが必要ないロボットの駆動に成功しています。MEMSプロセスをベースにしたマイクロ発電機、マイクロアクチュエータ、アナログ集積回路による人工知能の共通点はシリコン製であることです。現在、センサは自ら移動できません。シリコン製のマイクロ発電機で自ら発電し、マイクロアクチュエータで移動、アナログ集積回路による人工知能で自律制御が可能な、IoTデバイスにセンサを実装することで(図4)、スマートな社会が実現できる可能性があります。出展や研究プレゼンテーションでは詳しく説明致しますので、お越し頂ければ幸いです。

図4 スマートなIoTデバイス

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