ロボティクスⅡ

科目基礎情報

学校 旭川工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 ロボティクスⅡ
科目番号 0024 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 1
開設学科 システム制御情報工学科 対象学年 4
開設期 前期 週時間数 前期:1
教科書/教材 工業力学(青木弘,木谷晋著,森北出版),(参考書:ロボット工学 著者 下嶋浩,佐藤治 森北出版)/ プリント(参考資料および演習問題)
担当教員 阿部 晶

目的・到達目標

1. 同次変換行列を用いてロボットの3次元座標変換を行うことができる。
2. ロボットアームのヤゴビ行列を求めることができる。
3. 動力学の基礎の1つである1自由度系の振動現象を説明できる.

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同次変換行列を用いて,多自由度の多関節ロボットにおける3次元の先端座標を導出できる。同次変換行列を用いて,低自由度のロボットにおける3次元の先端座標を導出できる。同次変換行列が導出することができない。
評価項目2多自由度の多関節ロボットアームにおけるヤゴビ行列を導出できる。低自由度のロボットアームにおけるヤゴビ行列を導出できる。ヤコビ行列を導出することができない。
評価項目31自由度系の自由および強制振動現象を正確に説明できる。1自由度系の自由および強制振動現象を説明できる。1自由度系の自由および強制振動現象を説明できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 システム制御情報工学科の教育目標 ② 説明 閉じる
学習・教育到達度目標 本科の教育目標 ③ 説明 閉じる

教育方法等

概要:
ロボットの機構と構成要素の位置を,同次変換行列を用いて記述し,各関節の変位と角度を与え,位置・姿勢を求める順運動学,位置・姿勢から各関節の変位と角度を求める逆運動学について学習する。さらに,ヤコビ行列の導出法を学習し,関節角速度とアームの速度及び姿勢変化の関係について学習する。最後に,動力学の基礎の1つである1自由度系の振動現象を学習する。
授業の進め方と授業内容・方法:
多関節ロボットアームの順・逆運動学や1自由度系の振動現象に関する基礎事項を学び,ロボットの機械要素の力学に関する知識を習得する。学んだ内容の理解を確認するために宿題を課すので,翌週の授業までに提出すること.
注意点:
・教育プログラムの学習・教育到達目標はA-2,D-1,D-2とする。
・ロボットの運動学に関する基礎を確実に身につけ,具体的な問題に応用できる能力と,さらに深い内容について,独力で学べる土台を造ることに留意する。
・総時間数45時間(自学自習30時間)
・自学自習時間(30時間)は,日常の授業(15時間)に対する予習復習,レポート課題の解答作成時間,試験のための学習時間を時間を総合したものとする。
・評価については,合計点数が60点以上で単位修得となる.その場合,各到達目標項目の到達レベルが標準以上であること,教育プログラムの学習・教育到達目標の各項目を満たしたことが認められる。
・前期の16,17回目の授業については,補講日または時間割空き時間に実施する

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ロボットの概要(1)
 ロボットの定義
ロボット三原則に代表されるロボットの定義を説明できる。
2週 ロボットの概要(2)
 構成要素
ロボットの構成要素を説明できる。
3週 産業用ロボット 産業用ロボットを形状により分類できる。
4週 ロボットの順運動学 運動学の概要を説明できる。
座標系の表現方法を説明できる。
5週 ロボットの順運動学 幾何学的な方法により,ロボットアームの先端座標を計算できる。
6週 ロボットの順運動学 同次変換行行列を用いて,多自由度のロボットアームの先端座標を計算できる。
7週 中間試験 これまで学んだ内容について,試験で確認する。
8週 ロボットの逆運動学 幾何学的な解法により,ロボットアームの先端座標から関節角度を計算できる。
2ndQ
9週 ヤコビ行列 ヤコビ行列を計算できる。
10週 ヤコビ行列 ヤコビ行列を用いて,特異点等が計算できる。
11週 振動の基礎 機械振動の種類を分類できる。振動の基本的な数学表現を説明できる。
12週 1自由度系の自由振動 非減衰1自由度系の自由振動を説明できる。
13週 1自由度系の自由振動 減衰1自由度系の自由振動を説明できる。
14週 1自由度系の強制振動 減衰1自由度系の強制振動を説明できる。
15週 1自由度系の強制振動 周波数応答曲線から振動の状態を説明できる。
16週 前期末試験 これまで学んだ内容について,試験で確認する。

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75250000100
基礎的能力2510000035
専門的能力5015000065
分野横断的能力0000000