システム設計工学

科目基礎情報

学校	函館工業高等専門学校	開講年度	平成30年度 (2018年度)
授業科目	システム設計工学
科目番号	0016	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	生産システム工学専攻	対象学年	専1
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	プリントを配布する
担当教員	山田 誠,川合 政人

到達目標

ロボットシステムを設計する手順を説明でき，適切な構造を選択することができる．　
CADとCAEを用いて，ロボットシステムを構成する部材のモデリングと応力・変形解析ができ，その妥当性を評価できる．
ロボットシステムを構成する部材に対する様々な要求を説明でき，適切な形状と材質を選択できる．

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	ロボットシステムを設計する手順を説明でき，適切な構造を選択することができる．	ロボットシステムを設計する手順を説明できる．	ロボットシステムを設計する手順を説明できない．
評価項目2	CADとCAEを用いて，ロボットシステムを構成する部材のモデリングと応力・変形解析ができ，その妥当性を評価できる．	CADとCAEを用いて，ロボットシステムを構成する部材のモデリングと応力・変形解析ができる．	CADとCAEを用いて，ロボットシステムを構成する部材のモデリングと応力・変形解析ができない．
評価項目3	ロボットシステムを構成する部材に対する様々な要求を説明でき，適切な形状と材質を選択できる．	ロボットシステムを構成する部材に対する様々な要求を説明できる．	ロボットシステムを構成する部材に対する様々な要求を説明できない．

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達目標 B-2 （機械工学（材料系，設計・加工系，熱流体系，制御系），電気電子工学（回路エレクトロニクス系，通信系），情報工学（ハードウエア系，ソフトウエア系，ネットワーク系）のいずれかの基礎知識とともに，それらを複合する基礎知識を持っている。）

学習・教育到達目標 C-2 （データの分析や解析，グラフ化，設計・製図などにコンピュータを活用することができる。）

学習・教育到達目標 F-1 （システムを構成する複数の分野の要素技術についての知識を持ち，その知識をシステムの組み上げに応用できる。）

教育方法等

概要:

ロボットシステムの設計に関して，その要求を満たすための構想設計，および，その構成要素に作用する部材力を考慮し，運動機構を実現するための構造・機能に関する詳細設計の方法を修得する．
また，CADとCAEを設計過程で活用する方法を修得する．

授業の進め方・方法:

講義とその内容に関連したレポートを課します．
定期試験はレポートの内容を踏まえたものとしますので，レポート作成に積極的に取り組むことを望みます．

注意点:

・本科目での学習内容を自らの研究テーマなどと関連付けながら講義を受けてください．
・現在のCADとCAEは，ソフトウェアのGUIの改良によって「使う」ことは非常に容易です．
　しかし，本専攻を修了する学生には，CADとCAEを「理解し，使いこなす」ことが求められます．
　この授業を通して，CADとCAEをロボットシステムの構造設計に利用する方法の習得を目指します．　
・評価方法：レポート：50％（B-2：50％，C-2：25％，F-1：25％），試験：50％（B-2：100％）

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	ガイダンス	学習の意義，進め方，評価方法の周知
		2週	ロボットシステムの設計とは	ロボットシステムを設計する手順を説明できる． CADを用いてロボットシステムの構造を検討できる．
		3週	ロボットシステムの設計とは	ロボットシステムを設計する手順を説明できる． CADを用いてロボットシステムの構造を検討できる．
		4週	作用する力の検討① 　重力と慣性力	部材に作用する重力と慣性力を計算できる． CADを用いて部材の質量と慣性モーメントを調べることができる
		5週	作用する力の検討① 　重力と慣性力	部材に作用する重力と慣性力を計算できる． CADを用いて部材の質量と慣性モーメントを調べることができる
		6週	作用する力の検討② 　局所的に作用する力	部材間での摩擦力や軸受に作用する力を計算できる
		7週	作用する力の検討② 　局所的に作用する力	部材間での摩擦力や軸受に作用する力を計算できる
		8週	材料の選択	使用される代表的な材料と選定方法を説明できる できる
	4thQ
		9週	材料の選択	使用される代表的な材料と選定方法を説明できる できる
		10週	部材の強度	部材に作用する力を考慮して材質や寸法を決定できる CAD/CAEを用いて，部材の強度について検討することができる
		11週	部材の強度	部材に作用する力を考慮して材質や寸法を決定できる CAD/CAEを用いて，部材の強度について検討することができる
		12週	形状創成関数を用いた形状表現１	並進・回転変換行列による形状創成関数を用いて，形状を表現することができる。また，それを３DCADを用いて作成できる。
		13週	形状創成関数を用いた形状表現２	形状創成関数を用いて，拘束条件を加えた形状を表現することができる。また，それを３DCADを用いて作成できる。
		14週	形状創成関数を用いた機構表現１	形状創成関数を用いて，リンク機構等の構造を表現することができる。また，表計算ソフト（EXCEL）を用いて，シミュレートすることができる。
		15週	形状創成関数を用いた機構表現２	自分で設計したロボットシステムの数学表現ができ，それをシミュレートすることができる。
		16週	期末試験

評価割合

	試験	レポート	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	50	50	0	0	0	0	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	50	50	0	0	0	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0