到達目標
人の腕動作を模倣した産業用ロボットやマニピュレータについて、以下のことを目標にする。
□マニピュレータの運動学モデルを理解できる。
□基本的なマニピュレータの順運動学モデルを導出できる。
□基本的なマニピュレータの逆運動学モデルを導出できる。
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 | マニピュレータについて、その運動学モデルを十分に理解できる。 | マニピュレータについて、その運動学モデルを理解できる。 | マニピュレータについて、その運動学モデルを理解できない。 |
| 評価項目2 | 基本的なマニピュレータの順運動学モデルを十分に理解し導出できる | 基本的なマニピュレータの順運動学モデルを導出できる | 基本的なマニピュレータの順運動学モデルを導出できない。 |
| 評価項目3 | 基本的なマニピュレータの逆運動学モデルを十分に理解し導出できる。 | 基本的なマニピュレータの逆運動学モデルを導出できる。 | 基本的なマニピュレータの逆運動学モデルを導出できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
人の腕動作を模倣した産業用ロボットやマニピュレータは、現在、工場の組立作業や塗装作業等において多用されており、不可欠なものとなっている。一方、人の脚動作を模倣した人間型２足歩行ロボットは、まだ、実用化されているとはいえないが、人が接近できないような極限の場所において、マニピュレータが作業するためには、マニピュレータ本体を、階段等の人間用に作られた設備内や不整地等、従来の車輪やキャタピラでは移動困難な場所で移動させる必要があり、２足歩行ロボットが必要とされている。マニピュレータと歩行ロボットはともに空間リンク機構と見なせるから、その解析手法には共通部分も多くある。ここでは、簡単なマニピュレータを例にして、順運動学と逆運動学の解析手法を学習する。
授業の進め方・方法:
マニピュレータと歩行ロボットはともに空間リンク機構と見なせるから、その解析手法には共通部分も多くある。ここでは、簡単なマニピュレータを例にして、順運動学と逆運動学の解析手法を学習する。
注意点:
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ロボットの概要 |
ロボットシステムの基本構成、産業用ロボットの分類、ロボット工学の種々の課題について説明できる。
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| 2週 |
ロボットの機構と運動学（１） |
ロボットを構成するリンク間の位置姿勢を同次変換行列で表現できる。
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| 3週 |
ロボットの機構と運動学（２） |
ロボットを構成するリンク間の位置姿勢を同次変換行列で表現できる。
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| 4週 |
ロボットの機構と運動学（３） |
ロボットを構成するリンク間の位置姿勢を同次変換行列で表現できる。
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| 5週 |
リンクの回転運動とフレームの貼付け方（１） |
ロボットを構成するリンクの回転運動を表現する回転行列を導出できる。
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| 6週 |
リンクの回転運動とフレームの貼付け方（２） |
ロボットを構成するリンクの回転運動を表現する回転行列の性質を説明できる。
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| 7週 |
リンクの回転運動とフレームの貼付け方（３） |
ロボットを構成する各リンクに、ＤＨ法を用いたフレームを貼付けることができる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
リンク上の点の速度と加速度（１） |
速度の意味を理解し、等速直線運動における時間と距離の関係を説明できる。
周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。
ロボットを構成するリンク上の任意の点の速度ベクトルを、リンク上の代表点の速度ベクトルとリンクの角速度ベクトルを用いて表現できる。
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| 10週 |
リンク上の点の速度と加速度（２） |
ロボットを構成するリンク上の任意の点の加速度ベクトルを、リンク上の代表点の加速度ベクトルとリンクの角加速度ベクトルを用いて表現できる。
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| 11週 |
ロボットの順運動学モデリング（１） |
簡単なマニピュレータを用いて順動力学モデルを導出できる。
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| 12週 |
ロボットの順運動学モデリング（２） |
簡単なマニピュレータを用いて順動力学モデルを導出できる。
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| 13週 |
ロボットの逆運動学モデリング（１） |
簡単なマニピュレータを用いて逆動力学モデルを導出できる。
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| 14週 |
ロボットの逆運動学モデリング（２） |
簡単なマニピュレータを用いて逆動力学モデルを導出できる。
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| 15週 |
テスト返却 |
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| 16週 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |