到達目標
(1)マニピュレータの自由度と座標系を理解し,順運動学と逆運動学の計算ができる.
(2)関節座標系でのマニピュレータの位置制御ができる.
(3)ヤコビ行列を用いて,マニピュレータの速度制御,力制御,手先座標系での位置制御ができる.
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
評価項目1 | 冗長マニピュレータについて,自由度と座標系の説明ができ,順運動学と逆運動学の計算ができる. | 非冗長マニピュレータについて,自由度と座標系の説明ができ,順運動学と逆運動学の計算ができる. | マニピュレータについて,自由度と座標系の説明ができず,順運動学と逆運動学の計算ができない. |
評価項目2 | 関節座標系での位置制御を応用して,簡易的な軌道制御ができる. | 関節座標系でのマニピュレータの位置制御ができる. | 関節座標系でのマニピュレータの位置制御ができない. |
評価項目3 | ヤコビ行列を用いて,マニピュレータの速度制御,力制御,手先座標系での位置制御ができる. | ヤコビ行列を用いて,マニピュレータの速度制御ができる. | ヤコビ行列を用いたマニピュレータの制御ができない. |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
【開講学期】春学期2時間,夏学期2時間
・現在,様々な環境で,様々な形態・機能を有するロボットが稼働している.本講義では,生産現場など幅広い環境で稼働している,腕型ロボット(マニピュレータ)をとりあげ,1本のマニピュレータを,どのように制御すれば良いのかを理解し,考えらえるようになることを目標とする.
授業の進め方・方法:
・授業はパワーポイントを活用し,講義を中心に行う.理解を深めるために適宜,演習を取り入れる.
・予習・復習は行っているものとして,授業を進める.
・到達度試験80%,自学自習課題(レポート)など20%として,100点満点で総合的に評価し,60点以上を合格とする.
・補充試験は原則として実施しないが,事情により実施する場合には,試験100点満点として,60点以上を合格とする.
注意点:
・ロボティクスを学ぶためには,数学と物理学(力学)の知識が必要となるので,数学(特に,線形代数,微分積分),物理学(基礎力学,応用物理)は十分に復習しておくこと.必要に応じて,これらの教科書などを持ち込んでも良い.
・レポートは必ず提出すること. 自学自習の成果は提出されたレポートによって評価する.
・電卓,定規を使用するので,毎回持参すること.
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス,ロボット工学の基礎知識 |
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2週 |
基本的な制御(並進運動におけるPD制御,回転運動におけるPD制御) |
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3週 |
自由度と座標系(手先自由度と関節自由度,非冗長と冗長,手先座標系と関節座標系) |
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4週 |
順運動学と逆運動学(順運動学と逆運動学の関係,運動学の計算と特徴) |
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5週 |
順運動学と逆運動学(同次変換行列) |
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6週 |
関節座標系での位置制御(PD制御を用いたPTP制御) |
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7週 |
関節座標系での位置制御(重力補償,軌道制御) |
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8週 |
到達度試験 |
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4thQ |
9週 |
速度制御(手先速度と関節角速度の関係,ヤコビ行列) |
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10週 |
速度制御(分解速度法による軌道制御,特異姿勢) |
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11週 |
力制御(仮想仕事の原理と力制御) |
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12週 |
手先座標系での位置制御(手先座標系におけるPD制御) |
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13週 |
解析力学の基礎(静力学と動力学) |
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14週 |
動力学(順動力学と逆動力学) |
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15週 |
到達度試験 |
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16週 |
答案返却とまとめ |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 試験 | 課題 | 合計 |
総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 80 | 20 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |