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. ラグランジュ法を用いて,ロボットの運動方程式を導出することができる。
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(A-2,D-1,D-2) | 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(A-2,D-1,D-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3(A-2,D-1,D-2) | ラグランジュ法を用いて,3自由度以上のロボットアームの運動方程式を導出できる。 | ラグランジュ法を用いて,2自由度ロボットアームの運動方程式を導出できる。 | ラグランジュ法を用いることができない。 |
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
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学習・教育到達度目標 本科の教育目標 ③
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JABEE A-2
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JABEE D-1
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JABEE D-2
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JABEE基準 (d)
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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。また,ラグランジュ法を用いて,ロボットの運動方程式の導出を学習する。そして,ロボットの歩行に関する概要を学習する。
授業の進め方・方法:
座学がメインとなるが,適宜,演習を行う。ノートが教科書の代わりとなるため,毎回ノートを取ること。
注意点:
・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。
・教育プログラムの学習・教育到達目標の各項目の割合はA-2(30%) D-1(40%) D-2(30%)とする。
・総時間数45時間(自学自習15時間)
・自学自習時間(15時間)は,日常の授業(30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。
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 |
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。
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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。
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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。
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4週 |
ロボットの順運動学(1) 概要,座標系,姿勢表現 |
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。 四元数等を用いてロボットの姿勢を表現できる。
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5週 |
ロボットの順運動学(2) 幾何学的 |
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。
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6週 |
ロボットの順運動学(3) 回転行列,同次変換行列 |
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。
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7週 |
ロボットの順運動学(4) D-H法I 次週,中間試験を実施する |
D-H法を用いて,多自由度のロボットアームの先端座標を計算できる。
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8週 |
ロボットの順運動学(5) D-H法II |
D-H法を用いて,多自由度のロボットアームの先端座標を計算できる。
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4thQ |
9週 |
ロボットの逆運動学-幾何学的解法- |
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。
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10週 |
ヤコビ行列(1) 概要 |
ヤコビ行列を計算できる。
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11週 |
ヤコビ行列(2) 特異点,可操作性楕円 |
ヤコビ行列を用いて,特異点や可操作楕円を計算できる。
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12週 |
ラグランジュ法(1) 概要,運動エネルギ,ポテンシャルエネルギ |
ラグランジュ法により運動方程式を計算する方法を説明できる。運動エネルギとポテンシャルエネルギを計算できる。
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13週 |
ラグランジュ法(2) 1リンクロボットアーム,2リンクロボットアーム |
ラグランジュ法を用いて,1リンクおよび2リンクのロボットアームの運動方程式を計算できる。
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14週 |
ラグランジュ法(3) 2リンクロボットアーム ロボットの歩行 |
ラグランジュ法を用いて,2リンクロボットアームの運動方程式を計算できる。 ロボットの2足歩行の基本を説明できる。
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15週 |
期末試験 |
学んだ知識の確認ができる。
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16週 |
答案返却および解説 |
学んだ知識の再確認および修正ができる。
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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 | 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 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 30 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 40 |
専門的能力 | 40 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 60 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |