成川 輝真（ナルカワ テルマサ）
| 理工学研究科 機械科学部門 | 准教授 |
| 工学部 機械工学・システムデザイン学科 | |
業績情報
■ 論文２輪衝突ライダ挙動２次元縮退モデルの構築
前原 一範; 齋藤 誠志; 和田 良治; 佐藤 崇; 佐宗 高; 岡元 雅義; 成川 輝真
自動車技術会論文集, 巻：56, 号：6, 開始ページ：1206, 終了ページ：1212, 2025年11月, ［査読有り］
空気ばねを用いた防振機構における積載物特性の推定
中野 健太; 山本 浩; 成川 輝真
日本機械学会論文集, 巻：91, 号：942, 開始ページ：24-00218, 2025年02月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）
自動減衰調整機構を有する空気ばねを用いた防振システムの開発
髙浪 裕樹; 山本 浩; 成川 輝真
日本機械学会論文集, 巻：89, 号：924, 開始ページ：23-00096, 2023年08月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）
Two-dimensional Degenerated Model of Next-generation Crash Test Dummy THOR 5F
Kurano Yutaro; Hikida Kazuki; Hibara Shinya; Kawamura Yasushi; Maehara Kazunori; Narukawa Terumasa
International Journal of Automotive Engineering, 巻：11, 号：3, 開始ページ：94, 終了ページ：100, 2020年, ［査読有り］
次世代衝突ダミーTHOR の2次元縮退モデルの構築
倉野 優太郎; 疋田 和樹; 米本 涼; 檜原 慎弥; 川村 康; 前原 一範; 成川 輝真
自動車技術会論文集, 巻：50, 号：3, 開始ページ：863, 終了ページ：869, 2019年, ［査読有り］
調整機構を有する動吸振器の特性根本健也; 山本浩; 成川輝真
日本機械学会論文集(Web),
巻：84,
号：862,
開始ページ：ROMBUNNO.18‐00062(J‐STAGE), 2018年,
［査読有り］日本語
ISSN：2187-9761,
J-Global ID：201802212643131645 人体FE モデルに基づく側面衝突時の簡易人体力学モデルの構築
成川 輝真; 岡元 雅義; 本澤 養樹; 森 史江
自動車技術会論文集, 巻：46, 号：6, 開始ページ：1151, 終了ページ：1156, 2015年, ［査読有り］
人体の特性を再現した詳細な人体FE モデルを用いた側面衝突シミュレーションに基づき，車両衝突時の乗員保護方法を検討するために有用な簡易人体力学モデルを構築する．胸部変形量や人体の移動量などの応答結果を比較し，構築した簡易モデルと人体FE モデルとの整合性について検証する．
公益社団法人 自動車技術会, 日本語
ISSN：0287-8321, CiNii Articles ID：130006319674, CiNii Books ID：AN00105913
スリット絞りを有する空気ばねを複数用いた防振機構 成川 輝真; 櫻田 健; 山本 浩
精密工学会誌,
巻：80,
号：1,
開始ページ：94,
終了ページ：98, 2014年,
［査読有り］This paper investigates the dynamic characteristics of an isolator supported by four air suspensions. Each air suspension has a cylinder, a reservoir tank and a slit restriction. The air suspension with the slit restriction provides damping which is introduced through the flow restriction connecting the cylinder and the reservoir tank. The slit restriction is effective for suppressing micro vibration because air flow in the restriction is viscous flow. The effects of the air suspension with the slit restriction are shown through theoretical analysis and experimental tests. An experimental investigation indicates the air suspension model including rubber membrane predicts frequency-domain behavior closely. Experimental tests show that the maximum transmissibility of the isolator is about 1.5 by choosing the optimal slit depth.
公益社団法人 精密工学会, 日本語
DOI：https://doi.org/10.2493/jjspe.80.94DOI ID：10.2493/jjspe.80.94,
ISSN：0912-0289,
CiNii Articles ID：130003385065 空気ばねで支持された3自由度防振機構の動特性 山本 浩; 大図 達也; 成川 輝真
日本機械学会論文集 C編,
巻：79,
号：804,
開始ページ：2780,
終了ページ：2791, 2013年,
［査読有り］一般社団法人 日本機械学会, 日本語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.79.2780DOI ID：10.1299/kikaic.79.2780,
ISSN：0387-5024,
CiNii Articles ID：130003375147,
SCOPUS ID：84885039313 胸部変形に着目した低次元力学モデルを用いた車両衝突時の乗員拘束方法の検討 成川 輝真; 西村 秀和; 伊藤 優一; 本澤 養樹
日本機械学会論文集 C編,
巻：79,
号：801,
開始ページ：1396,
終了ページ：1405, 2013年,
［査読有り］一般社団法人 日本機械学会, 日本語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.79.1396DOI ID：10.1299/kikaic.79.1396,
ISSN：0387-5024,
CiNii Articles ID：130003375025,
SCOPUS ID：84879903462 人体FEモデルに基づく車両前面衝突時の胸部変形に着目した低次元力学モデルの構築 成川輝真; 西村秀和; 伊藤優一; 本澤養樹
日本機械学会論文集 C編(Web),
巻：78,
号：795,
開始ページ：3677-3688 (WEB ONLY),
終了ページ：3688, 2012年,
［査読有り］A simple dynamic model is useful to understand the essential dynamics of an occupant in car crash and will be effective to determine the properties of protection devices. In this paper, a reduced-order dynamic model is introduced based on human finite element (FE) model having age-specific characteristics such as bone stiffness and tolerance of the body. The reduced-order dynamic model consists of two masses and one rigid body. The two masses correspond to the thorax and the lower body, and the rigid body corresponds to the upper body. The mass representing the thorax was connected to the upper body by a spring and a damper in parallel to consider the thoracic deflection, which is one of the representing injury criteria in frontal car crash. The comparisons of the responses between the reduced-order dynamic model and the human FE model were conducted in frontal car crash and indicate that the reduced-order dynamic model can approximate the thoracic deflection, the thorax displacement, and the lower body displacement.
The Japan Society of Mechanical Engineers, 日本語
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.78.3677DOI ID：10.1299/kikaic.78.3677,
ISSN：1884-8354,
J-Global ID：201302252788819009,
CiNii Articles ID：130002571896 セミアクティブニーボルスターを用いた乗員下肢保護制御系設計 成川輝真; 西村秀和
日本機械学会論文集 C編(Web),
巻：78,
号：789,
開始ページ：1711-1722 (WEB ONLY),
終了ページ：1722, 2012年,
［査読有り］This paper presents control system design for occupant lower extremity protection in the event of a frontal car crash. A semi-active knee bolster is used to protect occupant lower extremities. The semi-active knee bolster varies the damping coefficient of the knee bolster. The control system design of the semi-active knee bolster is based on a design method of an active knee bolster. LQI (Linear Quadratic Integration) control with an initial value compensation input is applied. We obtain an optimal reference signal of the contact force between the knees and the instrument panel by considering characteristics of the semi-active actuator and the closed loop control system. The control system of the semi-active knee bolster follows the reference signal of the contact force. The protective control system with the semi-active knee bolster is effective for reducing the femur load, verified by carrying out simulations and experiments.
The Japan Society of Mechanical Engineers, 日本語
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.78.1711DOI ID：10.1299/kikaic.78.1711,
ISSN：1884-8354,
J-Global ID：201202285013198944,
CiNii Articles ID：130002051431 受動歩行を規範とした異なる重力環境下におけるコンパス型二足ロボットの歩行制御 松本祐介; 池田達彦; 成川輝真; 高橋正樹
日本機械学会論文集 C編(Web),
巻：78,
号：791,
開始ページ：2496-2508 (WEB ONLY), 2012年,
［査読有り］日本語
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.78.2496DOI ID：10.1299/kikaic.78.2496,
ISSN：1884-8354,
J-Global ID：201202261112134200 2段階終端状態制御によるサーボプレスの衝撃制御 福崎淳一; 成川輝真; 西村秀和; 伊藤博幸; 有壁剛生
日本機械学会論文集 C編(Web),
巻：78,
号：793,
開始ページ：3166-3177 (WEB ONLY),
終了ページ：3177, 2012年,
［査読有り］Recently, servo presses driven by servo motors have become widely into use. In this research, we derive the optimal control inputs of the slide and die cushion and trajectory which fills the suitable index of formability and productivity using shock control. It aims to design the control system for securing the robustness for friction or a parameter error. The contact load of the slide and the die cushion, bottom dead point and its arrival time are used as the index. In derivation of the optimal control inputs and trajectory, we proposed method of applying final-state control by dividing from the collision of the slide and the die cushion until reaching the bottom dead point into two stages. In order to secure the robustness we propose the control system which changes control flexibility. By carrying out numerical simulations and experiments, it is verified that the control system has good performance.
The Japan Society of Mechanical Engineers, 日本語
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.78.3166DOI ID：10.1299/kikaic.78.3166,
ISSN：1884-8354,
J-Global ID：201202236250641428,
CiNii Articles ID：130002051557 微小重力環境下における歩行特性解析に向けた追従式免荷装置の開発(リムレスホイールを用いた有効性の検証) 池田達彦; 松本祐介; 成川輝真; 高橋正樹; 山田深; 大島博; 里宇明元
日本機械学会論文集 C編(Web),
巻：78,
号：790,
開始ページ：2119-2130 (WEB ONLY), 2012年,
［査読有り］日本語
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.78.2022DOI ID：10.1299/kikaic.78.2022,
ISSN：1884-8354,
J-Global ID：201202230749688010 Efficient walking with optimization for a planar biped walker with a torso by hip actuators and springs Terumasa Narukawa; Masaki Takahashi; Kazuo Yoshida
ROBOTICA,
巻：29,
開始ページ：641,
終了ページ：648, 2011年07月,
［査読有り］英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1017/S0263574710000354DOI ID：10.1017/S0263574710000354,
ISSN：0263-5747,
eISSN：1469-8668,
Web of Science ID：WOS:000292239200016 Control System Design for Occupant Lower Extremity Protection in Vehicle Frontal Collision (Cooperative Control of Active Knee Bolster and Active Lap Belt) NARUKAWA Terumasa; NISHIMURA Hidekazu
J Syst Des Dyn (Web),
巻：5,
号：5,
開始ページ：1176-1187 (J-STAGE),
終了ページ：1187, 2011年,
［査読有り］This paper presents control system design for occupant lower extremities protection in vehicle frontal collision. A protective control system consisting of an active knee bolster and an active lap belt is designed to reduce the maximum load to the femurs and the maximum lap belt force. In the control system design, we examine the effects of the initial distance between the occupant's knees and the active knee bolster, and the maximum pelvis displacement. It is expected that the initial distance affects the protection performance because the control duration of the active knee bolster mainly depends on the initial distance. To avoid the collision with the steering wheel, the maximum pelvis displacement is restrained. The lap belt force and the contact force between the knees and the instrument panel are calculated so that the load to the femurs is reduced while the lap belt force is not increased compared to passive lap belt. Simulation results clarify the effects of the initial distance and the maximum pelvis displacement on occupant protection under assumption that the protective control system can vary the initial distance.
The Japan Society of Mechanical Engineers, 英語
DOI：https://doi.org/10.1299/jsdd.5.1176DOI ID：10.1299/jsdd.5.1176,
ISSN：1881-3046,
J-Global ID：201102258876652088,
CiNii Articles ID：130001014217 平らな足と足首ばねを有する平面受動二足歩行の運動解析と歩行実験 成川輝真; 横山和人; 高橋正樹
日本機械学会論文集 C編,
巻：76,
号：765,
開始ページ：1380,
終了ページ：1385, 2010年,
［査読有り］一般社団法人 日本機械学会, 日本語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.76.1380DOI ID：10.1299/kikaic.76.1380,
ISSN：0387-5024,
J-Global ID：201002248697236648,
CiNii Articles ID：110007619503,
SCOPUS ID：77955203784 Design and Stability Analysis of a 3D Rimless Wheel with Flat Feet and Ankle Springs NARUKAWA Terumasa; TAKAHASHI Masaki; YOSHIDA Kazuo
J Syst Des Dyn (Web),
巻：3,
号：3,
開始ページ：258-269 (J-STAGE),
終了ページ：269, 2009年,
［査読有り］A two-dimensional rimless wheel provides a simple model of bipedal walking. The motion of the rimless wheel is stable, and this particular property has clarified the fundamental role of a swing leg in planar bipedal walking that addresses the problem of falling forward. In this paper, a three-dimensional rimless wheel is investigated as a simple model of three-dimensional bipedal walking. The 3D rimless wheel model is useful in understanding the essential dynamics of 3D bipedal locomotion. The model consists of two rimless wheels connected by a link at the center of the wheels, and flat feet connected to the spokes with springs. The first numerical stability studies indicated that the motion of the 3D rimless wheel could be unstable; however, numerical simulations and experimental results showed that for a given slope and physical parameters, including the spring constant at the ankles, a stable motion is obtained. This indicates the usefulness of ankle springs in providing stable bipedal locomotion in three-dimensions.
The Japan Society of Mechanical Engineers, 英語
DOI：https://doi.org/10.1299/jsdd.3.258DOI ID：10.1299/jsdd.3.258,
ISSN：1881-3046,
J-Global ID：200902279993672714,
CiNii Articles ID：130000132881 Design and Construction of a Simple 3D Straight-Legged Passive Walker with Flat Feet and Ankle Springs NARUKAWA Terumasa; YOKOYAMA Kazuto; TAKAHASHI Masaki; YOSHIDA Kazuo
J Syst Des Dyn (Web),
巻：3,
号：1,
開始ページ：1-12 (J-STAGE),
終了ページ：12, 2009年,
［査読有り］To date, most passive walkers have been designed with arc-shaped feet rigidly attached to the legs. However, the friction torque against yaw is often insufficient because of their contact conditions with the ground. We developed a simple 3D straight-legged passive walker with flat feet and ankle springs. Flat feet were used to gain enough scrubbing friction to oppose unstable yaw motion. Springs were attached to the ankle to produce torque resulting in roll and pitch motions that mimic those of 3D passive walkers with arc-shaped feet, while the friction torque against yaw should be sufficient. The spring constant for the roll motion at the stance ankle is obviously an important factor in enabling the straight-legged robot to rock adequately from side to side to avoid problematic scuffing of the swing leg so it can swing forward. We used numerical simulations to determine the value of the spring constant. Experimental results indicated that our 3D straight-legged passive walker with a 0.77-m leg can walk more than 2 m at about 0.46 m/s.
The Japan Society of Mechanical Engineers, 英語
DOI：https://doi.org/10.1299/jsdd.3.1DOI ID：10.1299/jsdd.3.1,
ISSN：1881-3046,
J-Global ID：200902248955564662,
CiNii Articles ID：130000674113 Numerical Simulations of Level-Ground Walking Based on Passive Walk for Planar Biped Robots with Torso by Hip Actuators NARUKAWA Terumasa; TAKAHASHI Masaki; YOSHIDA Kazuo
J Syst Des Dyn (Web),
巻：2,
号：2,
開始ページ：463-474 (J-STAGE),
終了ページ：474, 2008年,
［査読有り］This study aims at a design technique of energy-efficient biped walking robots on level ground with simple mechanisms. To do this, we focus on the passive dynamic walkers which can walk stably down a shallow slope without actuators and controllers. On level ground, active walking should be studied because the mechanical energy is mainly lost through the swing-leg impacts with the ground. In this paper, numerical simulations show that planar biped robots with torso can walk efficiently on level ground over a wide range of speed by only using hip actuators. The hip actuators are used for a torso and swing-leg control based on passive-dynamic walking. The torso is used to generate active power replacing gravity used in the case of the passive walk. The swing-leg control is introduced to walk stably over a wide range of speed.
The Japan Society of Mechanical Engineers, 英語
DOI：https://doi.org/10.1299/jsdd.2.463DOI ID：10.1299/jsdd.2.463,
ISSN：1881-3046,
J-Global ID：200902253771188203,
CiNii Articles ID：130000098844 二重倒立振子の任意平衡点への知的安定化制御 高橋正樹; 成川輝真; 吉田和夫
日本機械学会論文集 C編,
巻：70,
号：689,
開始ページ：15,
終了ページ：22, 2004年01月,
［査読有り］日本語
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.70.15DOI ID：10.1299/kikaic.70.15,
ISSN：0387-5024,
J-Global ID：200902217950348780 キュービックニューラルネットワーク知的制御のロバスト性と耐故障性(スライディングモード制御との比較・検討) 高橋正樹; 成川輝真; 吉田和夫
日本機械学会論文集 C編,
巻：69,
号：682,
開始ページ：1579,
終了ページ：1586, 2003年,
［査読有り］英語, 研究論文（学術雑誌）
DOI：https://doi.org/10.1299/kikaic.69.1579DOI ID：10.1299/kikaic.69.1579,
ISSN：0387-5024,
J-Global ID：200902277386469117,
SCOPUS ID：0042932517
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題屋内外を走行する小型無人搬送車の急制動システムの構築
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2022年04月01日 - 2025年03月31日
成川 輝真, 埼玉大学
配分額（総額）：4030000, 配分額（直接経費）：3100000, 配分額（間接経費）：930000
課題番号：22K03993
積載物および走行路面の状況に自動的に対応する無人搬送車用防振システムの開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2021年04月01日 - 2024年03月31日
山本 浩; 成川 輝真, 埼玉大学
配分額（総額）：4290000, 配分額（直接経費）：3300000, 配分額（間接経費）：990000
(1)研究代表者らが提案した，円弧溝を有する円板と，それに対向する回転可能な減衰調整円板の組み合わせにより形成されるスリットの長さを調整することにより実現される減衰係数調整機構を拡張し，積載物の質量の変動を設置環境および空気室の圧力から検出し，それに基づき自動的に減衰係数調整機構を駆動する制御系と統合することにより，積載物特性の変動に応じて最適な減衰係数に調整するシステムを開発した．
(2)空気室に設けた給排気弁を開閉することにより空気室内の空気体積を変化させて支持高さを調整する機構と，上述の通り検出した積載物の質量の変動に基づき自動的に高さ調整機構を駆動する制御系を統合することにより，積載物特性の変動によらず支持高さを一定に調整するシステムを開発した．
(3)上記システムを統合することにより，積載物質量の変動に応じて自動的に減衰係数と支持高さを調整する空気ばねを開発し，その特性を明らかにした．
(4)積載物の質量のみならず，重心位置，慣性モーメントといった特性の推定を通して，より多岐にわたる積載物特性の推定を実現するために，２機の空気ばねで積載物を支持するシステムを設計製作し，非振動時および自由振動時の空気室圧力から上記特性を推定するシステムを開発した．
(5)空気ばね実機における構成上必要なゴム部品などの影響を考慮した，共振倍率最小化を実現する新たな最適減衰比導出手法を見出し，その有効性を実機により検証した．
課題番号：21K03943
直列粘弾性アクチュエータを用いた歩行者用アクティブダミーの開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2019年04月01日 - 2023年03月31日
成川 輝真, 埼玉大学
配分額（総額）：4030000, 配分額（直接経費）：3100000, 配分額（間接経費）：930000
本年度は、歩行者ダミーにおいて傷害発生リスクを見積もるために想定される傷害指標である頭部加速度や胸部たわみ量を評価するために頭部、頚部、胸部を有するダミーの設計を行った。設計の過程において、頭部、頚部、胸部を追加した場合にもダミー全体の質量を超過させることなく歩行動作を実現するためには、より小型のアクチュエータを用いて高効率な力制御や位置制御を達成することが不可欠であり、それぞれの部位の設計において少ない部品数による構造とすることが重要であることが明らかとなった。そこで、本研究課題で対象としている弾性要素や粘性要素を直列に配置したアクチュエータにおける制御方法について関連研究も含めて比較検討を行った。特に、本研究課題で開発する歩行者用アクティブダミーは子供を模擬したものを想定しているが、本研究課題のアクティブダミーの設計方法は子供用ダミーに限定されるものではなく、体格が異なるダミーへの適用を期待できることから、リンクの長さや質量、慣性モーメントおよび全体の重心位置が異なる場合にも歩行が実現可能かを検討した。これにより、直列に弾性要素や粘性要素を配置したアクチュエータの制御方法について比較することで、より広範囲な対象に適用可能な設計方法の知見を得た。さらに、衝突実験に向けた取り組みとして、ダミーの横方向の運動のみを拘束する機構を有効に活用することで、体格の最も小さい子供用ダミーが歩行動作を行いつつ衝突評価実験が可能となるような試験装置を案出した。
課題番号：19K04270
自動調整機構を有する空気ばねを用いた精密防振機構の開発
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2016年04月01日 - 2020年03月31日
山本 浩; 成川 輝真, 埼玉大学
配分額（総額）：4810000, 配分額（直接経費）：3700000, 配分額（間接経費）：1110000
自動調整機構を有する空気ばねを用いた精密防振機構の開発を目的として，まず複数の空気ばねで支持された防振機構の動特性を理論および実験により明らかにすることを通して，空気ばね支持防振機構の共振倍率を最小化する設計指針を明らかにした．また積載荷重変動の影響を明らかにするべく，空気ばねで支持された防振機構の動特性に支持質量の大きさや重心位置が及ぼす影響を明らかにした．そして積載荷重変動時に共振倍率を最小化するには空気ばねの等価減衰係数の調整が必要なことを見出し，空気ばねにおいて最も調整すべき特性である減衰係数を簡便に調整する機構を提案し，その有用性を明らかにした．
課題番号：16K06148
歩行者保護を目的とした無人搬送車の衝突安全
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 若手研究(B), 2015年04月01日 - 2018年03月31日
成川 輝真, 埼玉大学
配分額（総額）：3900000, 配分額（直接経費）：3000000, 配分額（間接経費）：900000
歩道などで小型無人搬送車を運用する場合、衝突事故時に歩行者を保護するための極めて高い衝突安全性能が求められる。本研究では、小型軽量のアクチュエータで所望の力を発生し、かつ、故障した際にも最低限の衝突安全性能を確保するために、小型サーボモータとボールねじにより駆動されるテーブルに対して、弾性要素を直列に配置した直列弾性アクチュエータを用いて能動的に制御を行うアクティブバンパを提案した。被衝突物の最大変形量を最小とする最適なモータトルクを算出し、このアクティブバンパが高い衝突安全性能を有することを明らかにした。
課題番号：15K17993
