ロボット制御工学

科目基礎情報

学校	米子工業高等専門学校	開講年度	平成30年度 (2018年度)
授業科目	ロボット制御工学
科目番号	0017	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	電子制御工学科	対象学年	5
開設期	通年	週時間数	1
教科書/教材	遠山　茂樹　「ロボット工学」　コロナ社
担当教員	中山 繁生

到達目標

1)多関節ロボットの運動状態を解析できる．
2)多関節ロボットの力学的解析ができる．
3)ロボットの基本的な制御系を設計できる．

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	多関節ロボットの運動状態を解析できる．	多関節ロボットの運動状態をある程度できる．	多関節ロボットの運動状態を解析できない．
評価項目2	多関節ロボットの力学的解析ができる．	多関節ロボットの力学的解析がある程度できる．	多関節ロボットの力学的解析ができない．
評価項目3	ロボットの基本的な制御系を設計できる．	ロボットの基本的な制御系をある程度設計できる．	ロボットの基本的な制御系を設計できない．

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A-4 （機械・電気電子・物質工学などの各自の専門に関連した分野について，様々な技術的問題を解決するための基礎として必要とされる知識を修得する。）

JABEE d1 （専門工学（工学（融合複合・新領域）における専門工学の内容は申請高等教育機関が規定するものとする）の知識と能力）

教育方法等

概要:

ロボット制御工学は機械工学の応用分野に位置付けられており，メカトロニクスを学習するうえでは欠かすことのできない科目である．ロボット制御工学の授業では，電子制御工学科中期目標である「機械システムの構造および特性を理解するための基礎知識と開発・設計するための応用技術」および「機械システムを制御・最適化するための応用技術」に関する知識・技術の習得を目的として，多関節ロボットの位置・速度・加速度解析，力学的解析，そしてロボット制御の基礎について学ぶ．

授業の進め方・方法:

授業は座学を中心に進めるが，授業内容をより理解するために定期的に例題演習をおこなう．例題演習によっては解析や設計に多大な時間を要するものがあるため，必要に応じてレポート課題とする．

注意点:

４年生までに学習した機械設計法，機械運動学の復習をおこない理解しておくこと．５年生で学ぶ自動制御の基礎も理解すること．
また、次のような自学自習を30時間以上行うこと。
・授業内容を理解するため、予め配布したプリント（または教科書）を予習する。
・授業内容の理解を深めるために予習を行う。
・定期的に与えられた課題に対して、レポートを作成し提出する。
・定期試験の準備を行う。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	授業ガイダンス	授業の進め方・演習方法について理解できる．
		2週	剛体の回転運動，固定軸・固定点まわりの剛体の回転	剛体の回転運動，固定軸・固定点まわりの剛体の回転に関する計算ができる．
		3週	静止座標系と移動座標系	静止座標系と移動座標系に関する計算ができる．
		4週	角運動量	剛体の角運動量に関する計算ができる．
		5週	運動エネルギ，Euler方程式	システムの運動エネルギ，Euler方程式に関する計算ができる．
		6週	座標変換マトリクス，Euler角	座標変換マトリクス，Euler角に関する計算ができる．
		7週	位置情報を含む座標変換マトリクス	位置情報を含む座標変換マトリクスに関する計算ができる．
		8週	前期中間試験	システムの運動状態を解析できる．
	2ndQ
		9週	Denavit－Hartenberg（DH）パラメータ	Denavit－Hartenberg（DH）パラメータを理解できる．
		10週	Denavit－Hartenberg（DH）パラメータ	多関節ロボットのDenavit－Hartenberg（DH）パラメータを計算できる．
		11週	Denavit－Hartenberg（DH）パラメータによるマトリクス作成	Denavit－Hartenberg（DH）パラメータによるマトリクスを作成できる．
		12週	多関節ロボットの位置解析	多関節ロボットの位置解析
		13週	多関節ロボットの速度解析（角速度，並進速度）	多関節ロボットの速度解析ができる．
		14週	多関節ロボットの角加速度解析	多関節ロボットの角加速度解析ができる．
		15週	多関節ロボットの並進加速度解析	多関節ロボットの並進加速度解析ができる．
		16週	前期期末試験	多関節ロボットの位置・速度・加速度の解析ができる．
後期
	3rdQ
		1週	多関節ロボットの逆運動学	２次元多関節ロボットの逆運動学に関する計算ができる．
		2週	多関節ロボットの逆運動学	３次元多関節ロボットの逆運動学に関する計算ができる．
		3週	Jacobian，多関節ロボットの特異点	Jacobian，多関節ロボットの特異点に関する計算ができる．
		4週	多関節ロボットの静力学問題	２次元多関節ロボットの静力学解析ができる．
		5週	多関節ロボットの静力学問題	３次元多関節ロボットの静力学解析ができる．
		6週	多関節ロボットの静力学問題	３次元多関節ロボットの静力学解析ができる．
		7週	多関節ロボットの動力学問題	保存系システムの動力学解析ができる．
		8週	後期中間試験	多関節ロボットの力学的解析ができる．
	4thQ
		9週	多関節ロボットの動力学問題	非保存系システムの動力学解析ができる．
		10週	多関節ロボットの動力学問題	多関節ロボットの動力学解析ができる．
		11週	ロボット制御における安定と不安定	ロボット制御における安定と不安定を理解できる．
		12週	状態方程式と出力方程式	システムの状態方程式と出力方程式を導出できる．
		13週	可制御性と可観測性	マトリクスによる可制御性と可観測性の判別ができる．
		14週	状態フィードバック，極配置	状態フィードバックと極配置による制御系設計ができる．
		15週	伝達関数と状態方程式の関係	基礎システムの伝達関数と状態方程式の関係を理解できる．
		16週	学年末試験	ロボットの基本的な制御系を設計できる．

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	70	0	0	10	0	20	100
基礎的能力	0	0	0	10	0	0	10
専門的能力	70	0	0	0	0	20	90
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0