1. ロボットの運動学，ヤコビ行列，静力学，動力学について説明することができる．
2. ロボット制御系における非線形特性，モデル化誤差の要因とその影響について説明することができる．
3. スライディングモード制御のロバスト性について説明でき，ロボットアームのサーボ系に適用できる．
概要:
【 生産 平成２８年 １年・２年 後期 開講 】
ロボットの運動制御において問題となる非線形特性，モデル化誤差の影響を理解するとともに，解決のための種々の制御手法を学ぶ
授業の進め方・方法:
・座学による講義が中心となる
・必要に応じてレポート・演習を課し，各自の理解の度合いを確認する
・MATLABによるコンピュータシミュレーションを行う
注意点:
・事前に開講される場合，「システム制御」を履修することが望ましい．
・確実に授業内容を身に付ける為に、早めの復習を心がけることが重要である．
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ロボットのリンクの記述 |
ロボットのリンクへの座標系の決定とリンクパラメータが求められる
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| 2週 |
順運動学，角速度ベクトル |
系統的な方法によりロボットの順運動学を解くことができる
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| 3週 |
ロボット工学でのヤコビ行列 |
系統的な方法によりロボットのヤコビ行列を求めることができる
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| 4週 |
ロボットの静力学 |
ロボットの静力学を解くことができる
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| 5週 |
ロボットの動力学 |
ロボットの動力学を解き，ロボットの非線形性について説明することができる
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| 6週 |
ロボットの線形フィードバック制御 |
ロボットの線形フィードバック制御則を求めることができ，非線形性を無視した影響を説明できる
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| 7週 |
ロボットの線形化サーボ制御 |
ロボットの線形化を行うことができる
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
試験解説
ロボットの力制御 |
ロボットの力制御の方法について説明することができる
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| 10週 |
スライディングモード制御概論 |
スライディングモードの定義，用語について説明することができる
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| 11週 |
スライディングモード制御の特徴 |
スライディングモードの特徴，ロバスト性について説明することができる
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| 12週 |
スライディングモード制御の切換面設計 |
線形系に対してスライディングモード制御の切換面設計がおこなえる
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| 13週 |
スライディングモード制御の制御入力設計 |
線形系に対して設計した切換面へ状態を拘束する制御入力の設計がおこなえる
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| 14週 |
MATLABによるシミュレーション |
制御用のCADを用いて，スライディングモード制御による制御系のシミュレーションがおこなえる
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
試験解説
スライディングモード制御のロボットへの応用 |
スライディングモード制御を非線形なロボットアームへ適用できる
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| 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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 力学 | 力は、大きさ、向き、作用する点によって表されることを理解し、適用できる。 | 5 | |
| 一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 5 | |
| 一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 5 | |
| 力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 5 | |
| 偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 5 | |
| 着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 5 | |
| 重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 5 | |
| 速度の意味を理解し、等速直線運動における時間と変位の関係を説明できる。 | 5 | |
| 加速度の意味を理解し、等加速度運動における時間と速度・変位の関係を説明できる。 | 5 | |
| 運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 5 | |
| 運動の第二法則を説明でき、力、質量および加速度の関係を運動方程式で表すことができる。 | 5 | |
| 運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 5 | |
| 周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 5 | |
| 向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。 | 5 | |
| 仕事の意味を理解し、計算できる。 | 5 | |
| 位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 5 | |
| 剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 5 | |
| 計測制御 | 自動制御の定義と種類を説明できる。 | 5 | |
| フィードバック制御の概念と構成要素を説明できる。 | 5 | |
| 基本的な関数のラプラス変換と逆ラプラス変換を求めることができる。 | 5 | |
| ラプラス変換と逆ラプラス変換を用いて微分方程式を解くことができる。 | 5 | |
| 伝達関数を説明できる。 | 5 | |
| ブロック線図を用いて制御系を表現できる。 | 5 | |
| 制御系の過渡特性について説明できる。 | 5 | |
| 制御系の定常特性について説明できる。 | 5 | |
| 制御系の周波数特性について説明できる。 | 5 | |
| 安定判別法を用いて制御系の安定・不安定を判別できる。 | 5 | |
| 電気・電子系分野 | 制御 | 伝達関数を用いたシステムの入出力表現ができる。 | 5 | |
| ブロック線図を用いてシステムを表現することができる。 | 5 | |
| システムの過渡特性について、ステップ応答を用いて説明できる。 | 5 | |
| システムの定常特性について、定常偏差を用いて説明できる。 | 5 | |
| システムの周波数特性について、ボード線図を用いて説明できる。 | 5 | |
| フィードバックシステムの安定判別法について説明できる。 | 5 | |