到達目標
１．同時変換の概念を理解し、物体の位置や姿勢を表すことができる。
２．マニピュレータの運動学方程式を求めることができる。
３．位置制御での軌道の求め方や制御手法を理解できる。
４．力制御の基本的な制御手法を理解できる。
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 | 同時変換の概念を理解し、物体の位置・姿勢を表すことができる | 同時変換の概念を理解できる | 同時変換の概念を理解できない |
| 評価項目2 | マニピュレータの運動学方程式を求めることができる | マニピュレータの運動学方程式を求める手法を理解できる | 運動学方程式を理解できない |
| 評価項目3 | 位置制御での軌道の求め方や制御系を設計できる | 位置制御での軌道の求め方や制御手法を理解できる | 位置制御での軌道の求め方や制御手法を理解できない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
ロボットの種類、システム構成、制御の基礎となる技術について学ぶ。ロボット・マニピュレータを基本として、その構成と位置制御や力制御の手法について学ぶ。
授業の進め方・方法:
ロボット・マニピュレータを基本として、種類、システム構成、位置姿勢の表現方法、位置や力の制御手法について学んでいく。理論的な学習はマニピュレータを中心に進めていくが、最新の各種ロボットについてもビデオ等で紹介していく。
注意点:
ベクトル、行列計算、三角関数、運動方程式、制御工学Ⅰの基礎知識を使用するのでこれらを復習しておくこと。
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 |
ロボット工学の基本概念 |
ロボットのシステム構成、基礎となる概念について理解する
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| 2週 |
ロボット・マニピュレータの構造 |
基本構造を理解し、物体の操りと関節の自由度の関係を理解する
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| 3週 |
同次変換 |
点や面のベクトル表現方法を理解する
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| 4週 |
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物体の位置や姿勢の表現方法を理解する
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| 5週 |
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並進変換、回転変換、座標系について理解する
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| 6週 |
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相対変換、逆変換について理解する
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| 7週 |
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変換方程式について理解する
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
運動学 |
方向、姿勢の指定について理解する
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| 10週 |
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リンクパラメータとＡ行列の指定について理解する
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| 11週 |
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Ｔ行列および運動学方程式について理解する
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| 12週 |
逆運動学 |
姿勢変換の解について理解する
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| 13週 |
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スタンフォードマニピュレータの逆運動学について理解する
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| 14週 |
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ひじ形マニピュレータの逆運動学について理解する
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| 15週 |
変換行列の微分関係 |
変換式における微分関係とヤコビ行列について理解する
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| 16週 |
期末試験 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
動力学 |
ラグランジュ力学について理解する
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| 2週 |
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マニピュレータの動特性方程式について理解する
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| 3週 |
軌道 |
対象物、作業の記述手法について理解する
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| 4週 |
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軌道の生成手法について理解する
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| 5週 |
位置制御 |
単リンクマニピュレータの制御について理解する
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| 6週 |
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多リンクマニピュレータの制御について理解する
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| 7週 |
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計算トルク制御、分解加速度制御について理解する
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
力制御 |
力とモーメントと関節トルクの関係を理解する
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| 10週 |
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インピーダンス制御手法について理解する
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| 11週 |
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位置と力のハイブリッド制御手法について理解する
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| 12週 |
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分解加速度法による動的力学について理解する
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| 13週 |
マスター・スレーブ |
マスター・スレーブマニピュレータの種類と制御手法を理解する
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| 14週 |
ロボットのセンサ |
各種内界センサ、力センサ、レンジセンサの原理と測定方法を理解する
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| 15週 |
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画像処理の基本を理解する
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| 16週 |
期末試験 |
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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 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |