ハードウェア応用

科目基礎情報

学校	旭川工業高等専門学校	開講年度	令和07年度 (2025年度)
授業科目	ハードウェア応用
科目番号	0108	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	: 1
開設学科	システム制御情報工学科（2021年度以降入学者）	対象学年	5
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	配布プリントなど
担当教員	阿部 晶,中村 基訓

到達目標

1.ロボットアームの順動力学，逆動力学及び制御法のシミュレーションができる．
2.非線形運動方程式の線形化から制御系を構築してシミュレーションができる．
3.トランジスタ，オペアンプなどの基本的な電子部品を動作させることができ，増幅回路を構築できる．
4.いくつかのセンサ，アクチュエータなどの使い方を説明でき，実際に動作させることができる．

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	複雑なロボットアームの順動力学，逆動力学及び制御法のシミュレーションができる．	単純なロボットアームの順動力学，逆動力学及び制御法のシミュレーションができる．	ロボットアームの順動力学，逆動力学及び制御法のシミュレーションができない．
評価項目2	物理モデルから非線形運動方程式を導出し，その線形化から制御系を構築してシミュレーションができる．	非線形運動方程式の線形化から制御系を構築してシミュレーションができる．	非線形運動方程式の線形化から制御系を構築できずシミュレーションもできない．
評価項目3	トランジスタ，オペアンプなどの基本的な電子部品を動作させることができ，複数の増幅回路を構築できる．	トランジスタ，オペアンプなどの基本的な電子部品を動作させることができ，増幅回路を構築できる．	トランジスタ，オペアンプなどの基本的な電子部品を動作させることができず，増幅回路も構築できない．
評価項目4	いくつかのセンサ，アクチュエータなどの使い方を説明でき，それらを組み合わせて動作させることができる．	いくつかのセンサ，アクチュエータなどの使い方を説明でき，実際に動作させることができる．	いくつかのセンサ，アクチュエータなどの使い方について説明できず，実際に動作させることもできない．

学科の到達目標項目との関係

  システム制御情報工学科の教育目標② （機械工学，電気・電子工学，情報工学における知識をバランス良く修得させ，多様な分野において様々なシステムをデザインできる力を育てる。）

本科の教育目標① （一般教養および科学技術の基礎知識と工学の専門知識を備えた教養豊かな人材を育成する。）

教育方法等

概要:

【前半】本授業では，ロボットアームの順動力学，逆動力学及び制御法のシミュレーションスキルを身に付ける．次いで，磁気浮上系を例題として非線形常微分方程式で表現される系の制御法について学習する．
【後半】本授業では，トランジスタなどの電子部品を用い，簡単な増幅回路などを構築し，正常に動作しているかどうかを確認する．さらに，数種類のセンサやアクチュエータを用い，動作確認を通して，それらの使い方や注意すべき点について学ぶ．

授業の進め方・方法:

【前半】座学とコンピュータを用いた数値計算のプログラミング(Python)を融合させた授業を行う．適宜，レポート課題等を課す．
【後半】本授業はこれまでの講義で学んだことをベースに，演習を通して知識・スキルを高め，理解を深めてもらう．理解度の確認のための小テストや単元テストを実施する．

注意点:

・自学自習（15時間）ついては，日常の授業（30時間）のための授業資料の確認の時間，理解を深めるための演習課題についてのレポート作成，考察の時間などを総合したものとする．
・本科目では定期試験を実施しない．授業中に実施する小テストやレポート，説明動画の提出などにより理解度を評価する．
・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が認められる．

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング

ICT 利用

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ロボット機構学	幾何学的な方法よりロボットアームの先端座標を表現できる
		2週	Pythonによる数式処理	PythonのSymPyを用いて数式処理の計算ができる
		3週	ロボットアームの順動力学とヤコビ行列	PythonのSymPyを用いてロボットアームの先端座標とヤコビ行列が計算できる
		4週	ロボットアームの逆運動学	Pythonを用いてロボットアームの逆運動学が計算できる
		5週	ロボットアームの位置決め制御	Pythonを用いてロボットアームの位置決め制御のシミュレーションができる
		6週	磁気浮上系	磁気浮上系の非線形運動方程式を線形化できる
		7週	磁気浮上系	線形化された方程式より制御系を構築できる
		8週	トランジスタを用いたバイアス回路	トランジスタを動作させるためのバイアス回路を構築できる
	2ndQ
		9週	トランジスタを用いたバイアス回路	トランジスタを動作させるためのバイアス回路を構築できる
		10週	トランジスタを用いたバイアス回路	トランジスタを動作させるためのバイアス回路を構築できる
		11週	オペアンプを用いた増幅回路	オペアンプを用いた数種類の増幅回路を構築できる．
		12週	オペアンプを用いた増幅回路	オペアンプを用いた数種類の増幅回路を構築できる．
		13週	センサ・アクチュエータを用いた基本的な回路	センサ・アクチュエータなどを用いた基本的な回路を構築し，動作確認ができる．
		14週	センサ・アクチュエータを用いた基本的な回路	センサ・アクチュエータなどを用いた基本的な回路を構築し，動作確認ができる．
		15週	センサ・アクチュエータを用いた基本的な回路	センサ・アクチュエータなどを用いた基本的な回路を構築し，動作確認ができる．
		16週

評価割合

	小テスト	課題・レポートなど	合計
総合評価割合	25	75	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	25	75	100
分野横断的能力	0	0	0