ロボット工学

科目基礎情報

学校	北九州工業高等専門学校	開講年度	令和04年度 (2022年度)
授業科目	ロボット工学
科目番号	0134	科目区分	専門 / 必修
授業形態		単位の種別と単位数	履修単位: 1
開設学科	生産デザイン工学科（知能ロボットシステムコース）	対象学年	5
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	随時講義資料を配布する
担当教員	山本 暁洋

到達目標

1. ロボットの構成部品を理解し、各機能を説明できる。
2. ロボットの運動方程式より、アクチュエータや減速機の最適な選定ができる。
3. 運動学の知識から、ロボットの動作範囲を確認できる。
4. ロボットアームの位置制御に関して、制御ゲインの検討ができる。

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	ロボットの構成部品を理解し、各機能を説明できる。	ロボットの構成部品を理解し、各機能を説明できる。	ロボットの構成部品の理解、または各機能を説明できない。
評価項目2	ロボットの運動方程式より、アクチュエータや減速機の最適な選定ができる。	ロボットの運動方程式より、アクチュエータや減速機の最適な選定ができる。	ロボットの運動方程式より、アクチュエータや減速機の最適な選定ができない。
評価項目3	運動学の知識から、ロボットの動作範囲を確認できる。	運動学の知識から、ロボットの動作範囲を確認できる。	運動学の知識から、ロボットの動作範囲を確認できない。
評価項目4	ロボットアームの位置制御に関して、制御ゲインの検討ができる。	ロボットアームの位置制御に関して、制御ゲインの検討ができる。	ロボットアームの位置制御に関して、制御ゲインの検討ができない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 B① 専門分野における工学の基礎を理解できる。

学習・教育到達度目標 B② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解くことができる。

教育方法等

概要:

本授業では、
・ロボットを構成する電機品（アクチュエータ、減速機）の種類や特性
・ロボットの運動学と動力学
・ロボットアームの位置制御に関するアルゴリズム基礎
を理解し、ロボットシステムの概要を知識として身につけることを目的とする。

授業の進め方・方法:

教科書は使用しないが、講義資料を配布する。また、最近のトピックスを例に示し、ロボット工学に対する興味向上に努める。理論の理解を深めるために演習を行う。数学の行列計算に関する基礎知識が必要である。制御工学に関連する科目を履修していることが望ましい。

注意点:

授業の属性・履修上の区分

実務経験のある教員による授業

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	ロボットとは	ロボットの定義、産業用ロボット、サービス系のロボットの紹介し、産業用ロボットに求められている性能を理解できる
		2週	産業用ロボットの構造、機能	産業用ロボットの構造(直交型、スカラ型、垂直多関節型など)と特徴やロボットを構成する機械要素(モータ、減速機、センサなど)を理解できる
		3週	産業用ロボットの構造、機能	産業用ロボットの構造(直交型、スカラ型、垂直多関節型など)と特徴やロボットを構成する機械要素(モータ、減速機、センサなど)を理解できる
		4週	産業用ロボットの構造、機能	産業用ロボットの構造(直交型、スカラ型、垂直多関節型など)と特徴やロボットを構成する機械要素(モータ、減速機、センサなど)を理解できる
		5週	ロボットの運動学	座標変換行列(2次元/3次元の同次変換行列)、Denaviet-Hartenbergの表記法、順運動学を理解できる。
		6週	ロボットの運動学	座標変換行列(2次元/3次元の同次変換行列)、Denaviet-Hartenbergの表記法、順運動学を理解できる。
		7週	ロボットの運動学	座標変換行列(2次元/3次元の同次変換行列)、Denaviet-Hartenbergの表記法、順運動学を理解できる。
		8週	レポート整理	1〜7週までの内容を網羅したレポートを作成し、授業内容の理解の定着を確認する。
	4thQ
		9週	ロボットの動力学	ラグランジェの運動方程式、2リンクロボットアームの運動方程式を理解できる。
		10週	ロボットの動力学	ラグランジェの運動方程式、2リンクロボットアームの運動方程式を理解できる。
		11週	ロボットの位置制御	制御工学の概論を理解し、サーボモータのモデリング、モータの速度/位置制御(P制御、IP制御　/　P-IP制御)、ロボットアームの位置制御(剛体モデル)を理解できる。
		12週	ロボットの位置制御	制御工学の概論を理解し、サーボモータのモデリング、モータの速度/位置制御(P制御、IP制御　/　P-IP制御)、ロボットアームの位置制御(剛体モデル)を理解できる。
		13週	ロボットの位置制御	制御工学の概論を理解し、サーボモータのモデリング、モータの速度/位置制御(P制御、IP制御　/　P-IP制御)、ロボットアームの位置制御(剛体モデル)を理解できる。
		14週	ロボットの位置制御	制御工学の概論を理解し、サーボモータのモデリング、モータの速度/位置制御(P制御、IP制御　/　P-IP制御)、ロボットアームの位置制御(剛体モデル)を理解できる。
		15週	ロボットの位置制御	制御工学の概論を理解し、サーボモータのモデリング、モータの速度/位置制御(P制御、IP制御　/　P-IP制御)、ロボットアームの位置制御(剛体モデル)を理解できる。
		16週	定期試験	9〜15週までの内容を網羅した試験により、授業内容の理解の定着を確認する。

評価割合

	試験	演習・レポート	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