概要:
メカトロニクスとはメカニクス（機械工学）とエレクトロニクス（電子工学）を合成した世界で通用する和製英語である。近年ではロボットに代表されるような機械と電気の合技術が必要とされている。さらに加えてこれらをコンピュータで制御する「組み込み技術」も必須となってきている。本講義ではメカトロニクスの構成要素である１）動力伝達機構、２）センサー（スイッチ）、３）コントローラ（制御装置）、４）アクチュエータ（モータ）などについて主に学修する。
授業の進め方・方法:
・授業は講義形式を主とする。要所要所で演習を行い理解を深める。
・メカトロニクス実習と並行して行う講義である。講義で学んだことを実践的に活かせるよう取り組む姿勢が望ましい。
注意点:
試験問題はノ－トの内容を中心として出題をするので、普段からノートを取ること。教科書、ノートを忘れないこと。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
メカトロニクスの概要
アクチュエータの概要とDCモーター |
メカトロニクス、及びアクチュエータの概要を理解できる。DCモーターの構造と特性を理解できる。
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| 2週 |
交流とACモータ |
交流の概念およびACモーターの構造と特性を理解できる。
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| 3週 |
ステッピングモータとその他のアクチュエータ |
ステッピングモータやその他のアクチュエータの構造と特徴を理解できる。
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| 4週 |
リンク機構と機械伝達機構 |
リンク機構やカム、歯車などの伝達機構の原理と特徴を理解できる。
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| 5週 |
センサの概要と各種センサの原理（位置センサ、速度センサ、加速度センサ、その他のセンサ） |
センサに求められる特性（精度、再現性など）について理解できる。様々なセンサの原理と特徴について理解できる。
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| 6週 |
アナログとデジタルの概念
アナログ回路Ⅰ（受動素子：抵抗、コンデンサ、インダクタ） |
アナログとデジタルの概念を理解できる。
受動素子の特徴を理解できる。
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| 7週 |
アナログ回路Ⅱ（能動素子：ダイオード、トランジスタ、FET） |
能動素子の特徴を理解できる。
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| 8週 |
メカトロニクスの構成要素についての復習（中間試験） |
メカトロニクスの構成要素について、メカ部分とアナログ回路を中心に理解できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
アナログ回路Ⅲ（信号処理：増幅、比較、フィルタ） |
信号の増幅、比較、フィルタの原理と適用方法について理解できる。
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| 10週 |
D/A変換とA/D変換、サンプリング定理 |
D/A変換とA/D変換の原理を理解できる。
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| 11週 |
デジタル回路の基礎 |
論理回路と実装方法について理解できる。
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| 12週 |
デジタル回路の応用Ⅰ（フィリップフロップ） |
フリップフロップ回路の原理と応用を理解できる。
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| 13週 |
デジタル回路の応用Ⅱ（レジスタ、カウンタ、マルチバイブレータ） |
レジスタ、カウンタ、タイマー、発振回路などの原理を理解できる。
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| 14週 |
インターフェイス回路 |
デジタル、アナログ回路のインターフェイスの方法について理解できる。
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| 15週 |
制御の基礎（各種制御方法、システムの応答）とメカトロニクスシステム |
基本的な制御の原理や制御システムの応答について理解できる。メカトロニクスシステムの構成について概要を理解できる。
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| 16週 |
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| 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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 製図 | 図面の役割と種類を適用できる。 | 4 | |
| 製図用具を正しく使うことができる。 | 4 | |
| 線の種類と用途を説明できる。 | 4 | |
| 物体の投影図を正確にかくことができる。 | 4 | |
| 製作図の書き方を理解し、製作図を作成することができる。 | 4 | |
| 公差と表面性状の意味を理解し、図示することができる。 | 4 | |
| 部品のスケッチ図を書くことができる。 | 4 | |
| CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。 | 4 | |
| ボルト・ナット、軸継手、軸受、歯車などの機械要素の図面を作成できる。 | 4 | |
| 機械設計 | 滑り軸受の構造と種類を説明できる。 | 3 | |
| 歯車の種類、各部の名称、歯型曲線、歯の大きさの表し方を説明できる。 | 3 | |
| 工作 | 切削加工の原理、切削工具、工作機械の運動を説明できる。 | 4 | |
| バイトの種類と各部の名称、旋盤の種類と構造を説明できる。 | 4 | |
| フライスの種類と各部の名称、フライス盤の種類と構造を説明できる。 | 4 | |
| ドリルの種類と各部の名称、ボール盤の種類と構造を説明できる。 | 4 | |
| 切削工具材料の条件と種類を説明できる。 | 4 | |
| 切削速度、送り量、切込みなどの切削条件を選定できる。 | 4 | |
| 切削のしくみと切りくずの形態、切削による熱の発生、構成刃先を説明できる。 | 4 | |
| 材料 | 機械材料に求められる性質を説明できる。 | 4 | |
| 金属材料、非金属材料、複合材料、機能性材料の性質と用途を説明できる。 | 4 | |
| 分野別の工学実験・実習能力 | 機械系分野【実験・実習能力】 | 機械系【実験実習】 | 実験・実習の目標と心構えを理解し、実践できる。 | 4 | |
| 災害防止と安全確保のためにすべきことを理解し、実践できる。 | 4 | |
| レポートの作成の仕方を理解し、実践できる。 | 4 | |
| ノギスの各部の名称、構造、目盛りの読み方、使い方を理解し、計測できる。 | 4 | |
| マイクロメータの各部の名称、構造、目盛りの読み方、使い方を理解し、計測できる。 | 4 | |
| ダイヤルゲージ、ハイトゲージ、デプスゲージなどの使い方を理解し、計測できる。 | 4 | |
| けがき工具を用いてけがき線をかくことができる。 | 4 | |
| やすりを用いて平面仕上げができる。 | 4 | |
| ねじ立て工具を用いてねじを切ることができる。 | 4 | |
| 旋盤主要部の構造と機能を説明できる。 | 4 | |
| 旋盤の基本操作を習得し、外丸削り、端面削り、段付削り、ねじ切り、テ―パ削り、穴あけ、中ぐりなどの作業ができる。 | 4 | |
| フライス盤主要部の構造と機能を説明できる。 | 4 | |
| フライス盤の基本操作を習得し、平面削りや側面削りなどの作業ができる。 | 4 | |
| ボール盤の基本操作を習得し、穴あけなどの作業ができる。 | 4 | |
| 分野横断的能力 | 総合的な学習経験と創造的思考力 | 総合的な学習経験と創造的思考力 | 総合的な学習経験と創造的思考力 | 工学的な課題を論理的・合理的な方法で明確化できる。 | 3 | |
| 公衆の健康、安全、文化、社会、環境への影響などの多様な観点から課題解決のために配慮すべきことを認識している。 | 3 | |
| 要求に適合したシステム、構成要素、工程等の設計に取り組むことができる。 | 3 | |
| 課題や要求に対する設計解を提示するための一連のプロセス(課題認識・構想・設計・製作・評価など)を実践できる。 | 3 | |
| 提案する設計解が要求を満たすものであるか評価しなければならないことを把握している。 | 3 | |
| 経済的、環境的、社会的、倫理的、健康と安全、製造可能性、持続可能性等に配慮して解決策を提案できる。 | 3 | |