ロボット工学Ⅱ

科目基礎情報

学校	香川高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	ロボット工学Ⅱ
科目番号	0102	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	電子システム工学科（2018年度以前入学者）	対象学年	5
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	教科書：日本機械学会 編集「ロボティクス」日本機械学会 ISBN 978-4-88898-208-5，およびプリント，参考書：岡田昌史 著「システム制御の基礎と応用」数理工学社 ISBN 978-4-901683-52-4
担当教員	矢木 正和,滝 康嘉

到達目標

1. 三角関数やベクトルや行列，微分といった数学手法を用いて，ロボットの運動学解析ができる。
2. 三次元の運動について，主要な表現方法を用いることができる。
3. 各種ロボットの動力学的な特徴について理解できる。
4. ロボットに関する計測制御手法を用いることができる。

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	ロボットの運動学の式を導出し，計算できる。	ロボットの運動学的手法を適用し，計算できる。	ロボットの運動解析を理解できず，計算もできない。
評価項目2	三次元運動に関する表手法を応用できる。	三次元運動に関する表現手法を理解し，簡単な計算ができる。	三次元運動の表現方法が理解できず，計算ができない。
評価項目3	ロボットの動力学的な特徴を理解し，応用を論じることができる。	ロボットの基礎的な動力学的な特徴について，理解できる。	ロボットの動力学的な特徴を理解できない。
評価項目4	応用問題に計測制御手法を適用できる。	計測制御手法を理解できる。	計測制御手法を理解できない。

教育方法等

概要:

従来の産業用ロボットの枠を超えて，ドローンや生活支援ロボットなどロボットの適用範囲は広がっている。本講義では電子技術者として身に付けておくべきロボット工学の基礎的な知識と応用力を習得することを目的とし，運動学や動力学的な問題を中心にマイコンやプログラミング技術を実践的に学ぶ。

授業の進め方・方法:

各期で大きな問題を設定し，問題の解決を意識しながら学んでもらう。基礎的事項を補足するともに，主体的に取り組んでもらう。必要に応じて表計算ソフト（Excell）や数値計算ソフト（Scilab）を使用し，Arduinoマイコンによる計測と制御を実体験してもらう。

注意点:

・必要に応じて演習室等を使用します。授業場所が変更になる場合もあるので，注意して下さい。
・オフィスアワーは別途指示しますが，メールでも質問を受け付けます。
・また，クラウドで講義資料を公開する予定です。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス（回転の運動学），Arduinoマイコン	3次元の運動学表現を理解し，計算できる。
		2週	方向余弦行列，オイラー角	3次元の運動学表現を理解し，計算できる。三角関数やベクトル，回転の基礎的な計算ができる。
		3週	オイラー角，ロール・ピッチ・ヨー	3次元の運動学表現を理解し，計算できる。三角関数やベクトル，回転の基礎的な計算ができる。
		4週	演習（姿勢表現の変換）	3次元の運動学表現を理解し，計算できる。三角関数やベクトル，回転の基礎的な計算ができる。
		5週	ディジタルフィルタ	ディジタルフィルタを理解し，適用できる。
		6週	演習（Arduinoによる姿勢計測）	ディジタルフィルタを理解し，適用できる。
		7週	ジャイロセンサ，加速度センサ	剛体の動力学に関する現象を理解できる。3次元の運動方程式について理解できる。
		8週	演習（姿勢表現，姿勢計測）	3次元の運動学表現を理解し，計算できる。
	2ndQ
		9週	前期中間試験
		10週	四元数（クオータニオン）	3次元の運動学表現を理解し，計算できる。
		11週	演習（四元数の計測）	3次元の運動学表現を理解し，計算できる。
		12週	モーター駆動回路	直流モータの基本を理解できる。
		13週	演習（ArduinoによるPWM制御）	直流モータの基本を理解できる。
		14週	演習（四元数）	3次元の運動学表現を理解し，計算できる。
		15週	直流モーターの諸特性	直流モータの基本的な式や仕様を理解できる。
		16週	試験の返却と補足
後期
	3rdQ
		1週	後期のガイダンス，回路図CAD
		2週	同次変換行列と座標変換	ベクトルと回転の基礎的な計算ができる。ロボットアームの運動学を理解し，基礎的な計算ができる。
		3週	順運動学と逆運動学	三角関数の基礎的な計算ができる。ロボットアームの運動学を理解し，基礎的な計算ができる。
		4週	補間曲線	補間曲線について理解し，適用できる。
		5週	演習（ロボットアーム）	ロボットアームの運動学や補間曲線を理解し，基礎的な計算ができる。
		6週	演習（ロボットアーム）	ロボットアームの運動学や補間曲線を理解し，基礎的な計算ができる。
		7週	演習（座標変換，経路生成）	ロボットアームの運動学や補間曲線を理解し，基礎的な計算ができる。
		8週	後期中間試験
	4thQ
		9週	微分運動学と静力学	偏微分の基礎的な計算ができ，ロボットアームの運動学や静力学を理解できる。
		10週	演習	ロボットアームの運動学や静力学を理解できる。
		11週	2輪式車輪移動式ロボット	移動ロボットの運動学を理解できる。
		12週	減速機，全方向移動車輪	機械要素の基礎や利用方法，全方向移動車輪の特性を理解できる。
		13週	演習	移動ロボットの運動学や全方向移動車輪の特性を理解できる。
		14週	歩行ロボットとその力学	歩行ロボットの力学的性質を理解できる。
		15週	演習	歩行ロボットの力学的性質を理解できる。
		16週	試験返却と確認，補足

評価割合

	試験	提出課題	合計
総合評価割合	70	30	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	70	30	100
分野横断的能力	0	0	0