ロボットの機構と力学(III類)

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ロボットは多自由度機構、アクチュエータ、センサと制御用コンピュータからなる高度かつ典型的なメカトロニクスシステムである。ロボット工学は、機械工学、制御工学、センサ工学、計算機工学など広範な基礎技術の統合である。
本講義では、ロボット工学の基礎として、ロボットに関する基礎知識、マニピュレータの運動学、動力学、制御の基礎等について理解することを目標とする。

力学、力学演習、機械力学および演習

応用数学

参考書:
1)ロボット工学の基礎 川崎晴久著(森北社)
2)Introduction to Robotics, John J. Craig(Addison-Wesley Publishing Company)
3)ロボット制御基礎論 吉川恒夫著(コロナ社)
4)ロボット制御入門:川村貞夫著(Ohmsha)

[授業内容とその進め方]
(a)授業項目
第1回 ロボット工学概論
ロボットの歴史、定義、基本構成と分類
第2回 数学基礎知識
微分、偏微分、微分方程式、三角関数の計算、行列計算
第3回 マニピュレータの基礎
構造と分類、機構表現、作業領域
第4回 座標変換(2次元)
平行、回転変換、マニピュレータの座標系の設定
第5回 座標変換(3次元)
平行、回転変換、同次変換、マニピュレータの座標系の設定
第6回 順運動学
第7回 逆運動学
第8回 ヤコビ行列と静力学
第9回 中間試験とその解説
第10回 ラグランジュ法
第11回 マニピュレータの運動方程式の導出
第12回 運動方程式の特徴
第13回 位置制御
計算トルク法
第14回 力の制御
力制御の基本的な考え方
第15回 期末試験とその解説

(b) 授業の進め方:
上記の内容についてPPTで説明したあと、演習問題を解いてもらう。必要に応じて宿題を課すことがある。

事前にWebClassのサーバーに講義用のPPTをアップしているので、授業時それを閲覧できるように準備しておくこと。また、授業に対する理解度を高めるために、PPTを用いて予習しておくことが望ましい。さらに、必要とされる数学知識を復習することも大事です。

(a) 評価方法:
演習・中間試験・期末試験の結果を、次のように総合評価する。
成績評価
演習 20%
中間試験 40%
期末試験 40%

(b) 評価基準:
以下の到達レベルをもって最低達成基準とする。
1)位置と姿勢の座標系による表現と座標系間の変換方法の理解
2)2関節系程度の順運動学の解の導出
3)ヤコビ行列の意味の説明と2関節系程度での導出、応用方法の理解
5)ラグランジュ法の理解と2関節系程度での運動方程式の導出、方程式の意味の理解
6)マニピュレータ位置制御の基本的な考え方の理解

木曜日 16:15-17:45

本講義の内容はロボットに限らず、一般の多自由度メカトロニクスシステムの解析、設計と制御に不可欠な知識となっています。毎回講義内容をよく聞き、予習・復習で内容の理解を深めることが重要です。

特になし