東北大学研究者紹介

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ハラ　ユウシン

原　勇心

Yushin Hara

所属

大学院工学研究科　航空宇宙工学専攻　宇宙システム講座（宇宙構造物工学分野）

職名

助教

学位

博士（工学）（東北大学）
修士（工学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/YushinHARA

J-GLOBAL ID

202201018074624291

e-Rad 研究者番号

00979049

ORCID

https://orcid.org/0000-0002-2688-2764

経歴 3

2023年10月～継続中

東北大学　大学院工学研究科航空宇宙工学専攻　助教
2023年4月～ 2023年9月

筑波大学　システム情報系　研究員
2020年4月～ 2022年9月

日本学術振興会特別研究員DC2

学歴 3

東北大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻博士課程

2019年4月～ 2023年3月
東北大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻修士課程

2017年4月～ 2019年3月
東北大学工学部機械知能・航空工学科

2013年4月～ 2017年3月

所属学協会 3

The International Society for Optical Engineering

2022年12月～継続中
日本航空宇宙学会

2021年6月～継続中
日本機械学会

2017年6月～継続中

研究キーワード 4

システム同定
振動発電
エネルギ回生
柔軟宇宙構造物の振動制御・振動抑制

研究分野 1

フロンティア（航空・船舶） / 航空宇宙工学 / 航空宇宙

受賞 2

部門一般表彰「オーディエンス表彰」（D&D2023）

2024年9月　日本機械学会
若手奨励賞

2021年8月　日本航空宇宙学会第63回構造強度に関する講演会　ファジィ適応制御を用いた間欠スイッチングハーベスタ

論文 24

Shape Keepers of Hollow Cylindrical Electrodynamic Tethers for Space Debris Removal

Yushin Hara, Ryo Kuzuno, Hikaru Takahashi, Yoshihiro Sugiyama, Yuki Kikuji, Kiyonobu Ohtani, Sunao Hasegawa, Kanjuro Makihara

Journal of Spacecraft and Rockets　2025年7月

DOI： 10.2514/1.A36222 　
Model predictive control for optimized piezoelectric energy harvesting under multimodal vibration excitation: theory and simulation

Meng Zhou, Yushin Hara, Kanjuro Makihara

Engineering Research Express　2025年6月30日

DOI： 10.1088/2631-8695/add083 　
Switch control strategy adapted to multimodal vibration and circuit with fewer diodes for magnetostrictive energy harvesting

Yuusuke Kobayashi, An Li, Suhaib Bin Solehuddin, Kota Koyano, Yushin Hara, Kanjuro Makihara

Smart Materials and Structures　2025年6月1日

DOI： 10.1088/1361-665X/ade4ea 　
Partial heat curing enhancing space debris shielding performance in multi-layered inflatable structures

Hikaru Takahashi, Yoshihiro Sugiyama, Ryo Kuzuno, Sunao Hasegawa, Kiyonobu Ohtani, Yushin Hara, Kanjuro Makihara

Journal of Space Safety Engineering　2025年6月

DOI： 10.1016/j.jsse.2025.04.002 　
High-fidelity analysis and experiments of a wireless sensor node with a built-in supercapacitor powered by piezoelectric vibration energy harvesting 査読有り

Takaharu Yamada, Haruhiko Asanuma, Yushin Hara, Alper Erturk

Mechanical Systems and Signal Processing　224　112147　2025年2月

DOI： 10.1016/j.ymssp.2024.112147 　
Statistically Oriented Optimal Control and Disturbance Prediction for Piezoelectric Semi-Active Vibration Suppression 査読有り

Mizuki Abe, Koyo Mishima, Yushin Hara, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

IEEE Transactions on Control Systems Technology　in press　2025年1月

DOI： 10.1109/TCST.2024.3463333 　
Magnetostrictive Vibration Suppression via Integration of Current Amplification Negative Capacitor and Current Inversion Semi-Active Control Circuit 査読有り

An Li, Yuusuke Kobayashi, Yushin Hara, Kanjuro Makihara

Journal of Intelligent Material Systems and Structures　36　(1)　53-73　2024年11月30日
出版者・発行元： SAGE Publications
DOI： 10.1177/1045389x241291217 　

ISSN：1045-389X

eISSN：1530-8138

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When attempting to suppress structural vibrations employing a magnetostrictive transducer, owing to the control force is generated from current, a larger amplification of the current entails superior control performance. The semi-active control theory uses the synchronized switching damping (SSD) technique for structural vibration suppression while requiring a minimal energy supply. However, the absence of external energy input limits the current amplification performance. To address this limitation, this study proposes a novel method that combines semi-active vibration suppression method with negative capacitance to improve the current amplification performance. The proposed circuit switches the circuit status between shunt, inductor-capacitor (LC) electrical oscillation, and negative capacitance circuits. A mathematical model was employed to analyze the current operation, suppression performance, and robustness of the proposed circuit. Further, machine learning and kernel regression model were employed to predict the optimal control force gain. Validation experiments conducted on a 10-bay truss structure identical to the simulation model show that the experimental results align with the simulation predictions. The vibration suppression rates of the proposed method under single-mode and multiple-mode vibrations reached 85.8% and 78.3%, respectively, which are 2.64 and 1.89 times higher than those achieved by conventional methods.
Piezoelectric flutter energy harvesting: absolute nodal coordinate formulation model and wind tunnel experiment 査読有り

Taisei Mukogawa, Kento Shimura, Shuonan Dong, Koji Fujita, Hiroki Nagai, Masaki Kameyama, Yu Shi, Yu Jia, Constantinos Soutis, Hiroki Kurita, Fumio Narita, Yushin Hara, Kanjuro Makihara, Keisuke Otsuka

Mechanics Research Communications　104351-104351　2024年11月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.mechrescom.2024.104351 　

ISSN：0093-6413
State observer of multibody systems formulated using differential algebraic equations 国際誌

Taiki Okada, Shuonan Dong, Ryo Kuzuno, Yuya Takahashi, Yoshitaka Shizuno, Yushin Hara, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Multibody System Dynamics　2024年6月6日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1007/s11044-024-09995-z 　

ISSN：1384-5640

eISSN：1573-272X

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Abstract Multibody dynamics comprises methodologies for the design and analysis of mechanical systems, with Kalman filters being the principal state estimation methods. The Kalman filters are generally formulated for unconstrained systems, the dynamics of which are described by ordinary differential equations in state-space models. However, multibody systems are constrained systems, and the commonly used method to describe their dynamics involves using differential algebraic equations (DAEs) comprising differential and algebraic equations. The differential equations also include the Lagrange multipliers. Hence, incorporating multibody systems, described by DAEs into the scheme of Kalman filters, cannot be achieved straightforwardly, which facilitates different strategies being addressed. This study develops a novel method for converting DAEs into a state-space model. A transition model of the time derivatives of Lagrange multipliers and a Lagrange multiplier constraint vector are devised and used in the state and output equations, respectively. The continuous- and discrete-time extended Kalman filters (CEKF and DEKF) are constructed using the proposed state-space model, and state estimations are simulated on the benchmark planar four- and five-bar linkages. Further, a demonstration of system observability is conducted, and sensitivity to the initial state estimates is studied. These tests demonstrate that the proposed state-space model achieves observable systems and that both the CEKF and DEKF, constructed using the proposed state-space model, can estimate the states with a wide range of initial conditions.
Comparison of Magnetostrictive-Actuated Semi-Active Control Methods Based on Synchronized Switching

An Li, Yuusuke Kobayashi, Yushin Hara, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Actuators　13　(4)　143-143　2024年4月12日
出版者・発行元： MDPI AG
DOI： 10.3390/act13040143 　

eISSN：2076-0825

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Three distinct synchronized switching circuits based on a magnetostrictive actuator are compared in this paper to examine their control mechanisms and circuit characteristics. These circuits include a semi-active shunt circuit, a semi-active current inversion and amplification circuit, and a semi-active automatic current inversion and amplification circuit. Each circuit type employs an additional electronic switch. The synchronized switching method enables the rational control of the circuit current generated by the magnetostrictive actuator to fulfill any desired control strategy. Simulation and experimental results on a 10-bay truss structure reveal that the three circuits can effectively adjust the polarity of the induced current as needed. The three circuits are then compared to thoroughly analyze their unique characteristics and explain their respective advantages and dis-advantages. Using the comparison results, various options available for control circuit design are demonstrated.
System Identification of Multi-Degree-of-Freedom Structures Subject to Unmeasurable Periodic Disturbances Using a Piezoelectric Device 査読有り

Tianyi TANG, Yushin HARA, Meng ZHOU, Keisuke OTSUKA, Kanjuro MAKIHARA

Journal of Evolving Space Activities　2　158　2024年

DOI： 10.57350/jesa.158 　
Semi-Active Structural Excitation Method to Realize Energy-Saving On-Orbit Identification 査読有り

Yushin HARA, Tianyi TANG, Keisuke OTSUKA, Kanjuro MAKIHARA

Journal of Evolving Space Activities　2　2024年

DOI： 10.57350/jesa.125 　
Magnetostrictive-based induced current inversion and amplification: Semi-active vibration suppression for multiple-degree-of-freedom flexible structures 国際誌国際共著査読有り

An Li, Yuusuke Kobayashi, Yushin Hara, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Journal of Sound and Vibration　568　118069-118069　2024年1月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.jsv.2023.118069 　

ISSN：0022-460X
Energy harvesting using a magnetostrictive transducer based on switching control 査読有り

An Li, Keiju Goto, Yuusuke Kobayashi, Yushin Hara, Yu Jia, Yu Shi, Constantinos Soutis, Hiroki Kurita, Fumio Narita, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Sensors and Actuators A: Physical　355　114303-114303　2023年6月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.sna.2023.114303 　

ISSN：0924-4247
Low-energy-consumption structural identification with switching piezoelectric semi-active input 査読有り

Yushin Hara, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Mechanical Systems and Signal Processing　187　2023年3月15日

DOI： 10.1016/j.ymssp.2022.109914 　

ISSN：0888-3270

eISSN：1096-1216
Strategy for performance improvement in piezoelectric semi-active structural system identification by excluding switching failures using pseudo-state feedback 査読有り

Yushin Hara, Tianyi Tang, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Mechanical Systems and Signal Processing　187　2023年3月15日

DOI： 10.1016/j.ymssp.2022.109906 　

ISSN：0888-3270

eISSN：1096-1216
Semi-active switching vibration control with tree-based prediction and optimization strategy 査読有り

Mizuki Abe, Yushin Hara, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Journal of Intelligent Material Systems and Structures　34　(4)　440-460　2023年3月

DOI： 10.1177/1045389X221109253 　

ISSN：1045-389X

eISSN：1530-8138
Self-sensing method for semi-active structural identification by removing piecewise bias from piezoelectric voltage 査読有り

Yushin Hara, Tianyi Tang, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Sensors and Actuators A: Physical　347　2022年11月1日

DOI： 10.1016/j.sna.2022.113907 　

ISSN：0924-4247
Comprehensive predictive control for vibration suppression based on piecewise constant input formulation 査読有り

Ikuya Takamoto, Mizuki Abe, Yushin Hara, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Journal of Intelligent Material Systems and Structures　33　(7)　901-917　2022年4月

DOI： 10.1177/1045389X211038703 　

ISSN：1045-389X

eISSN：1530-8138
Adaptive and robust operation with active fuzzy harvester under nonstationary and random disturbance conditions 査読有り

Yushin Hara, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Sensors　21　(11)　2021年6月1日

DOI： 10.3390/s21113913 　

ISSN：1424-8220
Piezoelectric energy enhancement strategy for active fuzzy harvester with time-varying and intermittent switching 査読有り

Yushin Hara, Meng Zhou, An Li, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Smart Materials and Structures　30　(1)　2021年1月

DOI： 10.1088/1361-665X/abca08 　

ISSN：0964-1726

eISSN：1361-665X
Self-sensing state estimation of switch-controlled energy harvesters 査読有り

Yushin Hara, Yuta Yamamoto, Kanjuro Makihara

Journal of Intelligent Material Systems and Structures　31　(20)　2326-2341　2020年12月1日

DOI： 10.1177/1045389X20943944 　

ISSN：1045-389X

eISSN：1530-8138
Predictive Switching Vibration Control Based on Harmonic Input Formulation 国際誌査読有り

Takamoto, I, Abe, M, Hara, Y, Nakahara, T, Otsuka, K, Makihara, K

Sensors & Actuators: A. Physical　315　112271　2020年8月

DOI： 10.1016/j.sna.2020.112271 　

ISSN：0924-4247
Compact, Digital and Self-Powered Piezoelectric Vibration Energy Harvester with Generation Control using Voltage Measurement Circuit 査読有り

Yushin Hara, Kensuke Saito, Kanjuro Makihara

Sensors & Actuators: A. Physical　299　Article No. 111609　2019年9月

DOI： 10.1016/j.sna.2019.111609 　

ISSN：0924-4247

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講演・口頭発表等 50

Sensor-Less and Energy-Efficient Structural Health Monitoring for Piezoelectric Smart Space Structure 国際会議

Yushin HARA, Tianyi TANG, Xingzhi LI, Hajime SAITO, Kanjuro MAKIHARA

35th International Symposium on Space Technology and Science　2025年7月17日
Highly efficient Vibration Energy Harvesting in Space using Magnetostrictive Materials

Yusuke KOBAYASHI, Suhaib SOLEHUDDIN, Yushin HARA, Kanjuro MAKIHARA

35th International Symposium on Space Technology and Science　2025年7月17日
Investigation on nonlinearity of a vibrating flexible beam with piezoelectric film 国際会議国際共著

Kento SHIMURA, Mizuki ISHIGAMI, Yu SHI, Yu JIA, Constantinous SOUTIS, Zhenjin WANG, Fumio NARITA, Yushin HARA, Kanjuro MAKIHARA, Keisuke OTSUKA

35th International Symposium on Space Technology and Science　2025年7月17日
Identification of Structural Dynamics Under Periodic Disturbance with a Semi-Active Vibration Control Device

Tianyi TANG, Kensuke SUZUKI, Kotaro YAMAO, Taiko MORIKAWA, Hajime SAITO, Xingzhi LI, Meng ZHOU, Yushin HARA, Kanjuro MAKIHARA

The 8th Korea-Japan Joint Symposium on Dynamics & Control　2025年4月22日
Phase-Shift Switching Strategy for Piezoelectric Vibration Energy Harvesting

Meng ZHOU, Xingzhi LI, Hajime SAITO, Taiko MORIKAWA, Kotaro YAMAO, Kensuke SUZUKI, Tianyi TANG, Yushin HARA, Kanjuro MAKIHARA

The 8th Korea-Japan Joint Symposium on Dynamics & Control　2025年4月23日
柔軟構造物における磁歪素子を活用した振動エネルギ変換と活用

SOLEHUDDIN SUHAIB, 小林佑輔, 李安, 原勇心, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第60期総会・講演会　2025年3月17日
未知外乱の推定結果を用いた宇宙構造物の振動制御

森川大広, 周蒙, 唐天乙, 三島光翼, 李星志齊藤創, 山尾孝太郎, 原勇心, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第60期総会・講演会　2025年3月17日
構造物の逐次部分空間同定に関する研究

齊藤創, 周蒙, 唐天乙, 三島光翼, 李星志, 森川大広, 山尾孝太郎, 原勇心, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第60期総会・講演会　2025年3月17日
機械学習を用いた熱問題の解析

加藤諒, 奥山敦人, 江口空希, 原勇心, 大塚啓介, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第60期総会・講演会　2025年3月17日
Sensor-Less Structural Health Monitoring using Semi-Active Controlled Piezoelectric Transducer

Yushin HARA, Tianyi TANG, Kanjuro MAKIHARA

ELyT workshop 2025　2025年2月21日
機械学習を用いたデブリクラウド輪郭検出と統計的手法によるクラウド速度の推定

杉山喜洋, 高橋輝, 菊次祐紀, 原勇心, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第60期秋季講演会　2024年9月28日
球状テンセグリティの形状決定における構造変数の従属性および初期自己応力導出

松本佑太, 鈴木大貴, 原勇心, 大塚啓介, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第60期秋季講演会　2024年9月28日
Semi-Active Vibration Suppression of Multiple-Degree-of-Freedom Flexible Structures Using Magnetostrictive Transducers

Li AN, Yusuke KOBAYASHI, Yushin HARA, Kanjuro MAKIHARA

17th International Conference on Motion and Vibration (MoViC2024)　2024年8月5日
宇宙構造の圧電セミアクティブ同定のための無相関化制御

原勇心, 唐天乙, 槙原幹十朗

第66回構造強度に関する講演会　2024年8月2日
Structural Damage Detection with a Limited Number of Sensors using Subspace Identification 国際会議

Tianyi TANG, Meng ZHOU, Yushin HARA, Kanjuro MAKIHARA

Integrated Nanocomposites for Thermal and Kinetic Energy Harvesting Seminar 2024　2024年6月26日
Efficient Vibration Energy Harvesting Method Using Magnetostrictive Materials 国際会議

Yuusuke KOBATASHI, Suhaib SOLEHUDDIN, An LI, Yushin HARA, Kanjuro MAKIHARA

Integrated Nanocomposites for Thermal and Kinetic Energy Harvesting Seminar 2024　2024年6月25日
Development and Application of Self-Powered and Digital Controlled Piezoelectric Vibration Energy Harvester 国際会議

Yushin HARA, Meng ZHOU, Tianyi TANG, Kanjuro MAKIHARA

Integrated Nanocomposites for Thermal and Kinetic Energy Harvesting Seminar 2024　2024年6月25日
Enhancement Piezoelectric Energy Harvesting by Intermittent and Adaptive Switching Methods 国際会議

Meng ZHOU, Tianyi TANG, Yushin HARA, Kanjuro MAKIHARA

Integrated Nanocomposites for Thermal and Kinetic Energy Harvesting Seminar 2024　2024年6月25日
Wireless sensor node powered by piezoelectric vibration energy harvester for vibrational mode identification and structural health monitoring 国際会議

Takaharu YAMADA, Haruhiko ASANUMA, Yushin HARA

SPIE Smart Structures + Nondestructive Evaluation 2024　2024年3月25日
バフェッティングによる振動エネルギハーベスティング

志村賢人, 向川大成, 原勇心, 大塚啓介, 槙原幹十朗

日本機械学会東北部第59期総会・講演会　2024年3月15日
不確実さを考慮した圧電振動構造物のモデリング

李星志, 三島光翼, 唐天乙, 周蒙, 原勇心, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第59期総会・講演会　2024年3月15日
3次元トラス構造の単⼀モード振動制御におけるセンサ・アクチュエータ配置の影響

百田旬甫, ⻲山正樹, 原勇心, 槙原幹十朗

北陸信越支部 2024年合同講演会(総会・講演会＆卒業研究発表講演会)　2024年3月8日
居住型インフレータブル構造物におけるスペースデブリ衝突による宇宙環境への影響評価指標

森本大介, 高橋輝, 杉山喜洋, 菊次祐紀, 原勇心, 槙原幹十朗

令和５年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム　2024年2月19日
運用中の宇宙構造物の動的特性取得を想定した圧電準能動制御

原勇心, 唐天乙, 槙原幹十朗

第38回宇宙構造・材料シンポジウム　2023年12月18日
Structural Identification with Unknown Periodic Disturbance Using Piezoelectric Harvesting Device

Tianyi Tang, Meng Zhou, Yushin Hara, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Integrated Nanocomposites for Thermal and Kinetic Energy Harvesting Seminar 2023　2023年11月1日
Analysis of Piezoelectric Energy Harvesting System with Adjustment Charge Inversion and Charge Extraction Switching Techniques

Meng Zhou, Yushin Hara, Tianyi Tang, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Integrated Nanocomposites for Thermal and Kinetic Energy Harvesting Seminar 2023　2023年10月31日
Advanced Vibration Harvesting Method to Extract More Electricity Using Quasi-Resonance and Energy Regeneration

Yushin Hara, Meng Zhou, Tianyi Tang, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Integrated Nanocomposites for Thermal and Kinetic Energy Harvesting Seminar 2023　2023年11月1日
Energy Saving Structural Health Monitoring Using Semi-Active Identification 国際会議

Yushin Hara, Tianyi Tang, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

Asia Pacific Conference of the Prognostics and Health Management Society 2023　2023年9月12日
磁歪トランスデューサを用いた大型振動構造物の効率的なエネルギハーベスティングのためのスイッチング制御方法

李安, 小林祐輔, 原勇心, 大塚啓介, 槙原幹十朗

Dynamics and Design Conference 2023　2023年8月31日
準受動制御を用いた省エネルギなモードパラメータの同定

原勇心, 唐天乙, 大塚啓介, 槙原幹十朗

Dynamics and Design Conference 2023　2023年8月30日
System Identification of Space Structures Subjected to Unknown Disturbances Using Piezoelectric Device 国際会議

Tianyi Tang, Yushin Hara, Meng Zhou, Mizuki Abe, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

The 34th International Symposium on Space Technology and Science　2023年6月7日
Phase-Delay Switching Strategy for Piezoelectric Vibration Energy Harvesting 国際会議国際共著

Meng Zhou, Yushin Hara, Tianyi Tang, Yu Jia, Yu Shi, Constantinos Soutis, Hiroki Kurita, Fumio Narita, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

The 34th International Symposium on Space Technology and Science　2023年6月6日
Piezoelectric Semi-Active Structural Identification Method to Realize Energy-Saving On-Orbit Identification 国際会議

Yushin HARA, Tianyi TANG, Keisuke OTSUKA, Kanjuro MAKIHARA

The 34th International Symposium on Space Technology and Science　2023年6月6日
Acceleration-waveform-sending wireless sensor node powered by piezoelectric vibration energy harvester 国際会議国際共著

Takaharu Yamada, Haruhiko Asanuma, Yushin Hara, Alper Erturk

SPIE Smart Structures + Nondestructive Evaluation 2023　2023年3月15日
Structural modal parameter identification incorporating with semi-active piezoelectric control 国際会議

Yushin Hara, Haruhiko Asanuma, Keisuke Otsuka, Kanjuro Makihara

SPIE Smart Structures + Nondestructive Evaluation 2023　2023年3月15日
圧電セミアクティブ入力を用いた省エネルギ振動構造同定

原勇心, 唐天乙, 周蒙, 大塚啓介, 槙原幹十朗

第64回構造強度に関する講演会　2022年8月3日
柔軟宇宙構造物における磁歪トランスデューサを用いたセミアクティブ振動発電

後藤慧樹, 李安, 渡辺大志, 原勇心, 大塚啓介, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第57期総会講演会　2022年3月11日
圧電素子を用いたセミアクティブ手法による構造システム同定

唐天乙, 周蒙, 原勇心, 大塚啓介, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第57期総会講演会　2022年3月11日
ファジィ適応制御を用いた間欠スイッチングハーベスティング

原勇心, 周蒙, 大塚啓介, 槙原幹十朗

第63回構造強度に関する講演会　2021年8月4日
磁歪素子を用いた動吸振器による柔軟宇宙構造物の振動制御

渡辺大志, 李安, 原勇心, 大塚啓介, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第56期総会講演会　2021年3月12日
SICE回路を用いた振動エネルギハーベスティングのロバストな制御則の提案

周蒙, 原勇心, 高本育弥, 大塚啓介, 槙原幹十朗

日本機械学会東北支部第56期総会講演会　2021年3月12日
回転対称性を利用した球状テンセグリティのモデリング手法の確立

森瑛梨奈, 原勇心, 大塚啓介, 槙原幹十朗

東北支部第56期秋季講演会　2020年9月26日
Robustness evaluation of structural vibration estimation by self-sensing stand-alone harvester 国際会議

Yushin Hara, Kensuke Saito, Ikuya Takamoto, An Li, Kanjuro Makihara

15th International Conference on Motion and Vibration Control　2020年9月9日
Intellectual power generation by stand-alone active harvester with digital control unit 国際会議

Yushin Hara, Erina Mori, An Li, Kanjuro Makihara

15th International Conference on Motion and Vibration Control　2020年9月9日
Vibration suppression integrating semi-active control and model predictive control based on harmonic input

Ikuya Takamoto, Mizuki Abe, Yushin Hara, Takeshi Nakahara, Kanjuro Makihara

15th International Conference on Motion and Vibration Control　2020年9月9日
未知外乱を受けるセミアクティブ制御系の宇宙構造物を対象とするシステム同定

齋藤健祐, 原勇心, 槙原幹十朗

Dynamics and Design Conference 2019　2019年8月27日
ファジィ制御を用いた高効率圧電振動発電のための適応スイッチ制御則

原勇心, 齋藤健祐, 槙原幹十朗

Dynamics and Design Conference 2018　2018年8月29日
セルフパワード・ディジタル制御器を組み込んだ圧電振動発電装置の評価

原勇心, 齋藤健祐, 山本雄大, 槙原幹十朗

IIP2018情報・知能・精密機器部門講演会　2018年3月14日
ディジタル波形処理を用いたセルフセンシング振動発電

原勇心, 山本雄大, 槙原幹十朗

第60回自動制御連合講演会　2017年11月11日
差動計測法を用いたセルフセンシングSSHIエネルギハーベスティング

原勇心, 山本雄大, 齋藤健祐, 槙原幹十朗

東北支部第53期秋季講演会　2017年9月30日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 8

観測衛星伸展トラスの広帯域高精度制振を達成する機械学習と確率的予測制振の融合

槙原幹十朗, 原勇心, 浅沼春彦

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Tohoku University

2025年4月1日～ 2029年3月31日
電源レスで構造診断と振動抑制を可能にする機能構造の基礎開拓

浅沼春彦, 原勇心, 槙原幹十朗

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Kanazawa University

2023年4月1日～ 2026年3月31日
電流符号制御による有効電力の増加を用いた電磁トランスデューサ型振動発電の高効率化

2024年4月～ 2025年3月
セミアクティブ制御を用いた圧電素子による自己給電構造物損傷検出法の開発

2024年4月～ 2025年3月
振動抑制と構造診断を可能にする新規機能構造の設計技術の開発

浅沼春彦, 原勇心

2022年8月～ 2023年1月
宇宙機構造の動的特性を圧電素子を１つ組み込むだけで取得する革新的システム同定手法

原勇心

2020年4月24日～ 2022年3月31日

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宇宙構造物の動的特性を軌道上で取得するための構造物システム同定の基礎研究を行った．構造物の動的特性を同定するためには，構造物の加振力（入力）とその振動応答（出力）を用いる．ここで，それぞれの信号に注目した．加振力を生成するために，圧電アクチュエータと大型のアンプを使用すると膨大なエネルギ消費が発生してしまうため，宇宙空間での運用には適さない．そこで，省エネルギで生成可能なセミアクティブ入力をシステム同定に用いることを新たに提案した．セミアクティブ入力は省エネルギで生成可能な反面，符号や振幅の制御に制約が多い．そこで，これらの制約を考慮した，構造物システム同定に適したセミアクティブ入力生成のための制御戦略を２つ新たに提案した．提案した制御戦略のため，従来の構造物システム同定手法より98％少ないエネルギで，従来手法と同程度の精度で動的特性の取得を達成した．これらの成果は，２本の国際雑誌として投稿中である．構造物の振動応答は，システム同定に用いられる加振力に対する純粋な応答以外に，外乱によって励起された応答が重畳している．正確なシステム同定を実現するためには，振動応答から外乱応答を除去する必要がある．従来は，①外乱応答が加振力応答より小さい仮定，または，②外乱ダイナミクスに対する仮定を設けなければ，外乱除去ができなかった．我々は，モデル低次元化の概念を用いて，外乱に関する仮定を設けずに外乱応答を除去する方法を提案した．この結果，実環境で構造物に作用しうる広帯域外乱環境下でも適切に外乱応答を除去することに成功した．更に，副次的な成果として，除去した外乱応答に注目することで，外乱ダイナミクスの適切な同定も達成した．これらの成果は，１本の国際雑誌として投稿中である．
Battery-Less Soft Sensor of Spacecraft Vibration with Advanced Piezoelectric Energy Harvester (感染症対策に伴い辞退)

2021年10月～ 2021年10月
非定常で不規則な外乱環境下におけるアクティブファジィハーベスタの適応かつ剛健な運用

原勇心

2021年9月～ 2021年9月

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担当経験のある科目(授業) 2

数理情報学演習　東北大学
機械知能航空実験II　東北大学

社会貢献活動 1

新潟県立長岡高等学校への大学紹介