メカトロニクス

科目基礎情報

学校 東京工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 メカトロニクス
科目番号 0103 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 機械工学科 対象学年 3
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 メカトロニクスの基礎(森北出版)
担当教員 齊藤 浩一

目的・到達目標

メカトロニクスの構成要素である動力伝達機構、センサ、コントローラ、アクチュエータなどの基本事項を理解する。

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標準的な到達レベルの目安(可)未到達レベルの目安
評価項目1メカトロニクスの主な構成と要素を説明できる。メカトロニクスの主な構成を説明できる。メカトロニクスの主な構成を理解できる。メカトロニクスの主な構成について説明できない。
評価項目2主な動力伝達機構の仕組みを説明でき、設計に活かせる。主な動力伝達機構の仕組みを説明できる。主な動力伝達機構の仕組みを理解できる。主な動力伝達機構の仕組みを説明できない。
評価項目3主なセンサの仕組みと計測原理を説明できる。主なセンサの仕組みを説明できる。主なセンサの仕組みを理解できる。主なセンサの仕組みを説明できない。
評価項目4コントローラの役割と基本的な用い方が説明できる。コントローラの役割が説明できる。コントローラの役割が理解できる。コントローラの役割が説明できない。
評価項目5主なアクチュエータの仕組みと動作原理を説明できる。主なアクチュエータの仕組みを説明できる。主なアクチュエータの仕組みを理解できる。主なアクチュエータの仕組みを説明できない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
メカトロニクスとはメカニクス(機械工学)とエレクトロニクス(電子工学)を合成した世界で通用する和製英語である。近年ではロボットに代表されるような機械と電気の合技術が必要とされている。さらに加えてこれらをコンピュータで制御する「組み込み技術」も必須となってきている。本講義ではメカトロニクスの構成要素である1)動力伝達機構、2)センサー(スイッチ)、3)コントローラ(制御装置)、4)アクチュエータ(モータ)などについて主に学修する。
授業の進め方と授業内容・方法:
・授業は講義形式を主とする。要所要所で演習を行い理解を深める。
・メカトロニクス実習と並行して行う講義である。講義で学んだことを実践的に活かせるよう取り組む姿勢が望ましい。
注意点:
試験問題はノ-トの内容を中心として出題をするので、普段からノートを取ること。教科書、ノートを忘れないこと。

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
後期
3rdQ
1週 メカトロニクスの概要
アクチュエータの概要とDCモーター
メカトロニクス、及びアクチュエータの概要を理解できる。DCモーターの構造と特性を理解できる。
2週 交流とACモータ 交流の概念およびACモーターの構造と特性を理解できる。
3週 ステッピングモータとその他のアクチュエータ ステッピングモータやその他のアクチュエータの構造と特徴を理解できる。
4週 リンク機構と機械伝達機構 リンク機構やカム、歯車などの伝達機構の原理と特徴を理解できる。
5週 センサの概要と各種センサの原理(位置センサ、速度センサ、加速度センサ、その他のセンサ) センサに求められる特性(精度、再現性など)について理解できる。様々なセンサの原理と特徴について理解できる。
6週 アナログとデジタルの概念
アナログ回路Ⅰ(受動素子:抵抗、コンデンサ、インダクタ)
アナログとデジタルの概念を理解できる。
受動素子の特徴を理解できる。
7週 アナログ回路Ⅱ(能動素子:ダイオード、トランジスタ、FET) 能動素子の特徴を理解できる。
8週 メカトロニクスの構成要素についての復習(中間試験) メカトロニクスの構成要素について、メカ部分とアナログ回路を中心に理解できる。
4thQ
9週 アナログ回路Ⅲ(信号処理:増幅、比較、フィルタ) 信号の増幅、比較、フィルタの原理と適用方法について理解できる。
10週 D/A変換とA/D変換、サンプリング定理 D/A変換とA/D変換の原理を理解できる。
11週 デジタル回路の基礎 論理回路と実装方法について理解できる。
12週 デジタル回路の応用Ⅰ(フィリップフロップ) フリップフロップ回路の原理と応用を理解できる。
13週 デジタル回路の応用Ⅱ(レジスタ、カウンタ、マルチバイブレータ) レジスタ、カウンタ、タイマー、発振回路などの原理を理解できる。
14週 インターフェイス回路 デジタル、アナログ回路のインターフェイスの方法について理解できる。
15週 制御の基礎(各種制御方法、システムの応答と安定判別)とメカトロニクスシステム 基本的な制御の原理や制御システムの応答と安定性について理解できる。メカトロニクスシステムの構成について概要を理解できる。
16週

評価割合

試験演習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75250000100
専門的能力0000000
分野横断的能力0000000