着任予定教員紹介
月・火星など宇宙環境でも円滑に走行・作動する
ロボットの設計・制御に挑む
2028年4月より 宇宙地球フロンティア研究科 着任予定
PROFILE
2018年3月 慶応義塾大学大学院理工学研究科総合デザイン工学専攻前期博士課程修了後、NHKに入局。NHK放送技術研究所で3Dテレビの開発に従事し、2022年3月に退職。同年、慶応義塾大学大学院理工学研究科総合デザイン工学専攻後期博士課程に進学し、2026年3月修了。2023年4月から2025年3月まで日本学術振興会特別研究員（DC2）を務める。現在はカナダのコンコルディア大学（Concordia University）博士研究員。
休日は、食べ歩きを楽しんだり、大学時代の野球サークルの仲間と、キッチン付きのレンタルスペースに食材を持ち寄ってパーティーをしたりしている。動画配信サービスで映像作品を観ることも多い。最近面白かったのは医療系の韓国ドラマ『トラウマコード』やイギリスのドラマ『ジェントルメン』。
先生の研究の内容を教えてください
専門分野は、機械と土の相互作用や力学的関係を扱う「テラメカニクス」です。土の粘り気や沈み込み方などの特性を考慮し、機械の設計・制御に生かすことがこの分野の主なテーマです。その中で私は、月のように重力の低い環境におけるテラメカニクスを研究することによって、宇宙で利用されるロボットの設計・制御に役立てたいと考えています。
中でも、私は地球とは異なる月や火星の環境下で求められる設計・制御について、力学的に解明しようとしています。研究成果を月面ローバーなどに応用できれば、ミッションの成功率が上がるだけでなく、機器の軽量化による材料費や打ち上げ費用の削減など、さまざまなメリットを生み出せると考えています。一方で、最も難しいことは、重力をどのように扱うか、ということです。例えば月は重力が6分の1になりますが、地球上で月面を模擬するときに物質の質量を6分の1にして荷重を再現することはできても、月の地表側からの反力を6分の1することは非常に難しい課題です。そのため、一時的な微小重力環境を作り出すパラボリックフライトテストやドロップタワーテストで再現することになりますが、試験空間が制限されることから大きな機器の走行試験は実施できません。
私がこの分野に関心を持ったのは、2009年にNASAの火星探査機スピリットが火星でスタックし、地面に埋まって探査を継続できなくなった事例がきっかけでした。地球上ではほとんど起こらない現象がなぜ火星で起きたのか、それは解消できるのか。そう考えた時に、テラメカニクスというキーワードと出会いました。そこから宇宙探査への応用をターゲットにして、テラメカニクスの研究を行っています。
先生の研究室に入ると、どのようなことを学び、どのような研究テーマに取り組めますか？
数値解析シミュレーションによる研究と、実験による研究、この2つが柱となります。
例えば月面上で走るローバーの車輪を開発するには、機器の速度や大きさなどの仕様を考えた上で、機構や車輪デザインの最適化を検討していくことになります。しかし、考えられるデザインをすべて製作、実験すると膨大なコストがかかりますので、機械学習を用いたデザイン生成を行いつつ、シミュレーションによる数値解析で各デザインの性能を評価します。その中から優れていると判断されたデザインだけを実製作し、実験で検証するのです。実験に際しては、ロボットや実験装置そのものを作る場合もあるので、ロボット全般に関する知識や技術も学ぶことができると思います。鳥取砂丘などの屋外フィールドでの実験も想定しています。
より具体的な研究テーマの例を挙げるとすれば、「どのような車輪を作るか」というものがあります。例えば、たわむ構造の車輪は、砂との接触面積を増やし、大きな牽引力を得られる一方で、変形に伴うエネルギー損失も考慮する必要があります。では、牽引力とエネルギー効率を両立するには、車輪の材料やサイズをどうするか。また、グローサーと呼ばれる車輪につける突起をどう設計するか。こういったことがテラメカニクスに基づくデザイン最適化の重要な課題です。現在、JAXAとトヨタ自動車が共同で開発を進めている月面与圧ローバーも、車輪と月面をおおう砂（レゴリス）とのインタラクションが成功の鍵を握っていると言っても過言ではありません。
他分野とどのように連携されるのでしょうか？
月にある資源を現地で利用する「ISRU（In-Situ Resource Utilization）」を目指して他分野と連携したいと考えています。
月は資源が乏しいのですが、かといって地上からの輸送には莫大なコストがかかります。そこで、月の砂であるレゴリスを材料にして、人が住む建物を建てたり、探査ローバーが走行しやすい道路を整備することができれば、月でのインフラ整備のために地球から物を運ぶコストを抑制できます。私は、この建物建設や道路整備を実行するロボットの開発で携わりたいと思っています。その際、どのようなレゴリスが建物の材料として適しているのか（建物の材料として適切なレゴリスが持つ特性は何か）という、材料物質に対する理学的観点を踏まえることが、テラメカニクスやロボット工学において重要となりますので、理学分野の先生方と連携して研究に取り組みたいと思っています。
また、ロボットの動作環境を理学的観点から理解したうえで行うテラメカニクスやロボット工学の研究は、地球上におけるサステナビリティや環境問題などの限られた資源の有効活用や課題解決にも応用・貢献できるものです。
宇宙地球フロンティア研究科にどのような魅力を感じましたか？
理学、工学、マネジメントの融合は大きな魅力です。私は「ロボットをどう設計し効率良く動かすか」を追究していますが、宇宙ミッションの全体像を考えると、理学的な観点から価値のあるロボットを追究し設計することが大切です。宇宙地球フロンティア研究科のように、理学と工学の壁がなく、理学を専門とする先生方の意見を身近に取り入れることができる環境は研究者同士の相乗効果がとても大きいです。
もう一点は、宇宙で実際に行うミッション（実ミッション）に携わりながら教育と研究を行える環境は世界的に見ても他にないものですので、非常に魅力を感じています。実ミッションに触れながら専門的なスキルを身につけられるだけでなく、プロジェクトマネジメントの大切さも学ぶことができ、新しい価値に挑戦するフロンティアスピリッツを養うこともできるのが、最も大きなメリットです。
立命館大学宇宙地球探査研究センター（ESEC）という研究基盤があり、小型月着陸実証機「SLIM」や月極域探査機計画「LUPEX」に搭載する装置を開発している先生方や、宇宙戦略基金事業に採択されたプロジェクトに参画する先生方がおられることが、後続の宇宙関連プロジェクトへの参画にもつながるという好循環が生まれていることも、他大学との大きな違いであり、この研究科の大きな魅力だと思っています。
先生の研究室で学んだ学生は、修了後、どのようなフィールドでの活躍が期待できますか？
宇宙探査に特化した研究室なので、JAXAや重工業系など、探査機の開発を事業としており、宇宙開発に直接携わる場所で活躍してもらえると嬉しいです。また、宇宙探査に携わるアカデミアの研究者が少ないことを日々感じているので、一緒にアカデミアの世界から宇宙開発を推し進められるような学生が現れることにも期待しています。
ロボットや機械の設計、デザインなど、ものを形にするプロセスを一貫して学べるので、エンジニアとしてどのような業界でも活躍できると思います。地球と違う環境下でロボットを走らせるために試行錯誤するなど、宇宙をはじめとするフロンティアをテーマに研究することは、地球と異なる環境下でロボットを走らせるために試行錯誤するなど、ゼロからイチを生み出す経験を重ねるということです。それは、自分で課題を見つける能力や、想像力を大きく養ってくれます。私の研究室では、社会のどのような分野においても、課題を与えられるのではなく、自分で見つけてボトムアップ的に提案ができる人材、モチベーションを高く持って仕事ができる人材を育てたいと考えています。
どんな学生に研究室へ来てほしいですか？
月や火星などを模擬した環境下の実験では、地上では問題なく動いていたロボットが正常に動かなくなることがあります。そんなときに「なぜだろう？」「こうすれば上手く動くようになるのではないか？」と考え、行動できる人、そしてなによりも宇宙探査に強い興味がある人に来てほしいと思っています。
ロボットのシステム全般に関する詳しい知識は、最初から必要ありません。必要な知識や技術は、自分で調べ、周囲と議論し、実際に挑戦する中で身につけていけます。そうした経験を重ねることで、さらに何を学ぶ必要があるのかも見えてくると思います。私自身もまだ勉強中なので、学生の皆さんと一緒に学びながら、研究を進めていきたいと考えています。
MESSAGE
あなたへのメッセージ
宇宙開発は、宇宙で探査する段階から、宇宙で活動する時代へと変わろうとしています。この大きな転換期に、誰かから与えられた課題を解くだけでは、新しい時代に対応できません。宇宙で何をすべきか、何が必要か、どうすればもっとよく実現できるかなどを自ら考えることが求められています。
宇宙地球フロンティア研究科の魅力は、実際のミッションを通して、異なる分野の人たちと協力しながら宇宙開発の課題に取り組めることです。「月面でロボットに何を実行させるのか」「実行させるためにはどんな技術が必要なのか」を皆さんと議論し、実際に手を動かしながら、これからの宇宙開発の姿を一緒に作っていきましょう。
私もまだまだ知らないことがあります。学生の皆さんから教えてもらうこともあるでしょう。例えば、月面でインフラを構築するために何が必要かは、まだすべて解明されているわけではありません。だからこそ、若い皆さんならではのアイデアに期待していますし、それを積極的に発信できる研究室にしたいと思っています。皆さんを指導する中で、私自身も学び、共に成長できる研究室をつくっていきたいと考えています。