技術の最先端に触れる・感動する ~オープンキャンパス開催(1)

2018年09月25日

学生たちの好奇心と探究心は、どんな科学技術を生み出すか。

虹色に光り、時間と共に光を次々に変えるLEDロープ。

ムーンウォークするロボット。
熱源を選ばないエコなエンジン。
巨石の混じった土石流への対策。
山の中の"展望型トイレ"。

...学生たちの好奇心と探究心はとどまるところを知らず、多彩なものを発想し、創造しています。そうした数々の成果や、研究・技術のトレンドを体験できる、広島工業大学のオープンキャンパスが、今年も7月15日、8月19日に開催されました。

多くの高校生が来場し、各学科やイベントチームの用意したプログラムを楽しみながら、自分の将来を描いていたようです。
そのオープンキャンパスのプログラムを、ほんの一部ではありますがご覧ください。第一弾では、工学部のプログラムについてご紹介します。

雲一つない晴天の下、オープンキャンパスが開催。爽やかな看板が高校生たちを出迎えました。

雲一つない晴天の下、オープンキャンパスが開催。爽やかな看板が高校生たちを出迎えました。

まだ受付開始前ですが、既に多くの高校生や保護者の方々が列を作って、スタート時間を今や遅しと待っています。

まだ受付開始前ですが、既に多くの高校生や保護者の方々が列を作って、スタート時間を今や遅しと待っています。

地球環境学科の女子学生たち。左の女子学生が背負っているのは周囲の温度・湿度・気圧が測れる測定装置。ヒートアイランド現象の研究などに使用するのですが、暑いこの日は広島工業大学を測定して回っていました。

地球環境学科の女子学生たち。左の女子学生が背負っているのは周囲の温度・湿度・気圧が測れる測定装置。ヒートアイランド現象の研究などに使用するのですが、暑いこの日は広島工業大学を測定して回っていました。

JCDセンターコーナーでは、訪れた女子高生にいろんなものづくりを体験してもらいながら、先輩女子学生が高校生の質問に答えていました。ちなみにこれは、重曹やクエン酸などを調合して入浴剤を作っているところ。こういった物を作るのは初めての女子高生も、先輩のアドバイスで上手に調合でき、オリジナルの入浴剤が完成しました。

JCDセンターコーナーでは、訪れた女子高生にいろんなものづくりを体験してもらいながら、先輩女子学生が高校生の質問に答えていました。ちなみにこれは、重曹やクエン酸などを調合して入浴剤を作っているところ。こういった物を作るのは初めての女子高生も、先輩のアドバイスで上手に調合でき、オリジナルの入浴剤が完成しました。

立体内視鏡のヒントとなったのは"トンボの眼"。トンボの眼は、片方に2万個ものレンズを持つ複眼です。複眼によって360度の景色を精密に認識するため、時速30~70kmの猛スピードで飛行しながら、トンボは飛び回る他の虫を捕食できるのです。この複眼を応用できないかと考えたのが、出発点でした。

立体内視鏡のヒントとなったのは"トンボの眼"。トンボの眼は、片方に2万個ものレンズを持つ複眼です。複眼によって360度の景色を精密に認識するため、時速30~70kmの猛スピードで飛行しながら、トンボは飛び回る他の虫を捕食できるのです。この複眼を応用できないかと考えたのが、出発点でした。

不安定な2輪ロボットを自立させるための回路を設計
4個の単3乾電池を搭載し、様々な電子回路を組み込んだ2輪の車。この車は、2輪だけで器用に直立できます。電子回路内に体の傾きや回転運動の速度などを感知するジャイロセンサが内蔵されており、感知した傾きと反対方向に動くことで全体のバランスを保ち、不安定な2輪の状態で自立するのです。

直立状態を維持するには、ジャイロセンサを始めとする多くの素子やCPUが必要。同学科では、これらの素子が効率よく搭載・配線された電子回路を設計・製作する技術が身につきます。実際、この2輪自立ロボットは、学生たちが組み立てたもの。回路設計を学ぶ3年生からですが、早い学生は3年のうちからかなり高度な回路は組み立てられるほどに成長します。

構造的に不安定な2輪ロボットの直立には、本体の傾斜角、傾こうとする速度、車輪の力(トルク)、さらに車輪の接地する路面状態が複雑に関連し合います。全ての条件を読み取り、バランスを保つような回路を設計するのは、簡単ではありません。

構造的に不安定な2輪ロボットの直立には、本体の傾斜角、傾こうとする速度、車輪の力(トルク)、さらに車輪の接地する路面状態が複雑に関連し合います。全ての条件を読み取り、バランスを保つような回路を設計するのは、簡単ではありません。

ゆっくり色を変える、幻想的なLEDの光。ちなみに右の女子高生が手に持っている、上に丸いガラスのついた杖も学生の創作によるもの。杖を振ると、離れて置かれているLEDが輝きます。丸いガラスの中に加速度センサーを装着しているので、杖の動きにセンサーが反応してLEDを光らせるのです。

ゆっくり色を変える、幻想的なLEDの光。ちなみに右の女子高生が手に持っている、上に丸いガラスのついた杖も学生の創作によるもの。杖を振ると、離れて置かれているLEDが輝きます。丸いガラスの中に加速度センサーを装着しているので、杖の動きにセンサーが反応してLEDを光らせるのです。

電波で伝送されるデジタルデータを、正しく復元する
例えば地デジ放送の場合、TV局制作の映像データは、電波として全国の家庭に送るため「変調」されます。各家庭に届いた電波は、テレビ内で再びデジタル信号に「復調」され、映し出されるのです。デジタル放送には、デジタルデータを伝送する変復調技術が欠かせません。

デジタル変復調で問題となるのが「マルチパス伝送」。マルチパスとは、空中を飛ぶ電波が山やビルにぶつかって反射したもので、デジタル信号の復調を阻害する"邪魔者"。このマルチパスの影響を低減するデジタル変復調の技術について研究しています。最近マルチパス伝送に強いOFDMというデジタル変調方式が急速に普及していますが、これらの技術をさらに高めることが、送受信の高品質化に役立ちます。

写真の青白い細かな点の一つひとつが、送信されたデジタルデータ。本来は、タテ8個×ヨコ8個の点として整然と集約されていないといけないのですが、64の集約箇所の周辺に、細かな点がばらけています。これはマルチパスの影響を受けているためです。

写真の青白い細かな点の一つひとつが、送信されたデジタルデータ。本来は、タテ8個×ヨコ8個の点として整然と集約されていないといけないのですが、64の集約箇所の周辺に、細かな点がばらけています。これはマルチパスの影響を受けているためです。

「ウォータジェットの用途は多彩で、例えば船舶や建物など巨大な建造物の、部材は傷つけずに表面のコーディングだけを剥がしたい、という場合にも活躍します。元の部材は傷つけないため、再利用が可能です。

ウォータジェットの用途は多彩で、例えば船舶や建物など巨大な建造物の、部材は傷つけずに表面のコーディングだけを剥がしたい、という場合にも活躍します。元の部材は傷つけないため、再利用が可能です。

太陽熱・バイオマス熱でも動かせるスターリングエンジン
自動車のエンジンは、燃料と空気の混合した"気体そのもの"を燃焼させることでピストンを動かす「内燃機関」です。一方、気体そのものは燃焼させず、外部の熱で"気体が膨張・収縮する圧力"によってピストンやタービンを動かすエンジンを「外燃機関」と呼びます。その一つがスターリングエンジンです。
スターリングエンジンの大きなメリットが熱源を選ばないこと。石油やガスなどの化石燃料が不可欠の内燃機関と異なり、太陽熱、工場排熱、ゴミ・木クズなどバイオマスの燃焼熱でも動かせます。高出力を得るにはサイズが大きくなるのが欠点ですが、エコなシステムなので、世界中で研究が進められています。同学科の学生たちはスターリングエンジンを自主製作。改善を続けています。

写真左にあるのがα型スターリングエンジン。布で包んだ部分(シリンダヘッド)を電気ヒーターで温めます。するとシリンダ内の空気が膨張し、ピストンを押します。熱された空気が反対側のシリンダに移ると、今度は冷やされて収縮し、ピストンを引き上げます。この繰り返しにより、最大で1分あたり1000回転の出力が得られます。

写真左にあるのがα型スターリングエンジン。布で包んだ部分(シリンダヘッド)を電気ヒーターで温めます。するとシリンダ内の空気が膨張し、ピストンを押します。熱された空気が反対側のシリンダに移ると、今度は冷やされて収縮し、ピストンを引き上げます。この繰り返しにより、最大で1分あたり1000回転の出力が得られます。

ダイレクトティーチングが可能なこのロボットの名はSawyer。お掃除ロボットで有名な「ルンバ」を世に送り出した博士によって開発されたものです。学生たちは、最新鋭の機器を活用しながら、新たな制御法の研究を進めています。

ダイレクトティーチングが可能なこのロボットの名はSawyer。お掃除ロボットで有名な「ルンバ」を世に送り出した博士によって開発されたものです。学生たちは、最新鋭の機器を活用しながら、新たな制御法の研究を進めています。

ムーンウォークするロボットを組み立てる
写真中央に写るのは「マイケル」という名のロボット。マイケルの前で音を出すと、彼は器用にムーンウォークを始めます。ロボット自体はキットとして売られているものですが、組み立て方は組み立てる人の自由。ギアの組み合わせなども自分で考えます。うまく噛み合わせないと、全く動けなかったりします。マイケルを動作させるための制御プログラムも自作するので、例えばヒップホップを踊らせることも可能。もちろん、そのための組み立てとプログラムは自分でやらないといけません。マイケルを完成させたのは、同学科の2年生。ギアの調整を何度もやり直しながら、ムーンウォークを見事に再現しました。

販売されているロボットキットと言っても、組み立て方や制御方法が解説されているわけではありません。どういう動きのロボットにしたいか自分で考える必要があります。複雑な動きをさせようと思うと、プログラムもより高度になります。

販売されているロボットキットと言っても、組み立て方や制御方法が解説されているわけではありません。どういう動きのロボットにしたいか自分で考える必要があります。複雑な動きをさせようと思うと、プログラムもより高度になります。

コアストーンの混ざった土石流は、広い範囲に被害をもたらします。この模型のように、山の中腹あたりにコアストーンを止める堤防やワイヤーネット、砂防ダムなどを設置することにより、住宅街まで到達するコアストーンや土石流をある程度抑えられます。

コアストーンの混ざった土石流は、広い範囲に被害をもたらします。この模型のように、山の中腹あたりにコアストーンを止める堤防やワイヤーネット、砂防ダムなどを設置することにより、住宅街まで到達するコアストーンや土石流をある程度抑えられます。

土木系女子が魅力を語る
土木の分野に興味を持ち、土木の現場で活躍したいと考える女子学生"ドボジョ"。土木系を志向しながら、自分にできるだろうか?と不安を抱える女子高生たちの様々な疑問に答えようと、女子学生がアドバイザーとなった相談コーナーが設けられました。同学科では今まで多くの女子学生が学び、ゼネコンや建設コンサルタントなどで活躍しています。ここに座る女子学生たちも、最初は不安もありました。「でも、学んでいくとどんどん興味が広がってきた」と自身の経験を語り、後輩になる(かもしれない)女子高生の背中を押していました。

これからは、橋やダムなどを新たにどんどん造る時代ではありません。大事なのは、どんなプランなら地域と環境に過剰な負荷をかけず、共生していけるかという発想です。「細やかな気配りのできる女性こそ、今後の土木業界には必要です」と、女子学生たちは自信を持って語っていました。

これからは、橋やダムなどを新たにどんどん造る時代ではありません。大事なのは、どんなプランなら地域と環境に過剰な負荷をかけず、共生していけるかという発想です。「細やかな気配りのできる女性こそ、今後の土木業界には必要です」と、女子学生たちは自信を持って語っていました。

山肌から表れた岩盤をうまく利用し、木のフレームと融合させた"石の博物館"。屋島の特徴であり、香川県の代表的な産出物である石が醸し出す表情を楽しめるよう、工夫が施されています。

山肌から表れた岩盤をうまく利用し、木のフレームと融合させた"石の博物館"。屋島の特徴であり、香川県の代表的な産出物である石が醸し出す表情を楽しめるよう、工夫が施されています。

天井に腰掛け、山並みの眺望まで楽しめるトイレ
三角形を寄せ集めた、蓮の葉っぱのような屋根。その屋根を開けると、天井に腰掛けて風景に目をやる人の模型。これ、実はキャンプ場のトイレです。広島県は毎年、建築を学ぶ全国の学生から作品を募る「ひろしま建築学生チャレンジコンペ」を開催しています。このコンペの2017年のテーマが「広島県の西部に位置する三倉岳を望む、自然公園内トイレの設計」でした。そして提案されたこのトイレ。全77の応募作品の中で第2位(優秀賞)を獲得しました。特に評価されたのが「天井への登り口を作り、天井に腰掛けて三倉岳の眺望を楽しめるようにした」という発想。トイレでありながら展望台の機能も併せ持ち、自然を余すところなく楽しませようというアイデアの斬新さが、そこにはあります。

トイレの入口は3箇所に設けてあります。これは、テントサイト、炊事場、道路のいずれからもアクセスしやすいようにという配慮。三角形の組み合わせによる立体的な屋根にすることで、周囲に広がる山の起伏と馴染むようにしたのも工夫の一つです。

トイレの入口は3箇所に設けてあります。これは、テントサイト、炊事場、道路のいずれからもアクセスしやすいようにという配慮。三角形の組み合わせによる立体的な屋根にすることで、周囲に広がる山の起伏と馴染むようにしたのも工夫の一つです。

オープンキャンパス紹介の第1弾はここまで。
第2弾では、情報学部・環境学部・生命学部のプログラムをお伝えします。