メカトロニクス

Webclass 「2025 メカトロニクス-菅-火7」受講者は必ず本コースを選択し、最新の情報をチェックしてください。

[主題および達成目標]
主題:メカトロニクスは, 機械工学とエレクトロニクスの融合領域であり, 日本のものづくりが大きな強みを持つ分野である. ロボットをはじめとして, 自動車, NC加工装置, 家電製品, 携帯電話やコンピュータ周辺機器など, 身の回りのあらゆるところにその技術は生かされている。本講義では, メカトロニクスの基礎である電子部品や半導体素子, それらを利用したオペアンプなどのアナログ回路や, デジタル回路など電気電子の要素技術, さらにセンサ, アクチュエータ, コンピュータなどを利用したメカトロニクスのシステム技術について, 基本を理解することを目標とする。

達成目標:オペアンプなどのアナログ回路の理解, デジタル回路による論理回路の理解と簡単な応用, 各種モータについての原理の理解, コンピュータの基本構造の理解, 及びこれら組合せたをメカトロ技術への応用例の理解を目標とする。

特になし。

特になし。

[重要]スライド資料をプロジェクタで提示しながら講義を行う。講義資料及び最新の連絡についてはWebclassの「2025 メカトロニクス-菅-火7」に掲示するので、必ずログインしてチェックすること。

スライド資料はWebclassで公開する。
講義では、後半部で以下の書籍を参考にする。
松本潔:設計者に必要なメカトロニクスの基礎知識(日刊工業新聞社)

以下の内容について講義を行う。

A) 電気電子要素技術
1) 電子回路の受動素子(抵抗、コンデンサ、コイル、その他)
2) 電子回路の半導体素子1(半導体の原理, ダイオード)
3) 電子回路の半導体素子2(トランジスタ, MOS, サイリスタなど)
4) オペアンプ1(原理と基礎)
5) オペアンプ2(応用, 加算器, 微積分器, サンプルホールド)
6) デジタル回路1(基本論理素子, 基本組合回路)
7) デジタル回路2(カウンタ, レジスタ, 2進加減算器)

B) センサ・アクチュエータシステム技術
8) メカトロニクスの動作を測定するためのセンサ(位置, 加速度, 温度)
9) アクチュエータ1(種類, DC サーボモータ原理, 特性)
10) アクチュエータ2(AC サーボモータ原理, 特性)
11) アクチュエータ3(ステッピングモータ原理, 特性, その他)
12) マイクロコンピュータの原理と構成
13) マイクロコンピュータの入出力インターフェースの制御方法
14) メカトロニクスを希望通りに動かすための制御則(PID制御など)
15) メカトロニクスまとめ

授業の進め方:メカトロニクスの範囲は広く, 講義ではこの分野の概要と重要な点について述べます。各自講義資料をよく読むこと。

菅はMEMS(Micro Electro Mechanical Systems、マイクロ電気機械システム)を専門としており、小型センサデバイスの研究開発を研究テーマにしています。テーマの特性上、企業との共同研究を数多く実施してきました。例えば、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構の受託研究などを通じて、オリンパス、オムロン、デンソー、タニタ、アイシン精機、出光興産など複数の企業との共同研究を行ってきました。こうした経験をもとに、技術の利用シーンがくっきりと理解できるような講義を進めていきます。

各自、講義資料で予習・復習を行なうこと。

(a) 評価方法:
毎回のレポート課題と期末試験の評価で決定する。

(b)到達レベル:
以下の到達レベルを最低基準とする。
受動素子およびダイオード等の基本素子の動作原理の理解と基本的回路への応用。オペアンプの原理の理解と基本回路の動作の理解。AND, OR, FlipFlopなどの基本論理回路の理解とカウンタなど簡単な回路への応用。位置, 速度, 加速度センサの原理の理解。DCおよびACサーボモータ, パルスモータ, 油圧サーボモータについての原理の理解。コンピュータの制御方式など基本アーキテクチャの理解。及びこれら組合せたをメカトロニクス技術への応用例の理解。

相談はメールで受け付けます。

電気・電子・情報技術に強い本学の特徴を生かし, 機械技術のみでなく, 電気・電子技術並びにコンピュータがわかる人材となることを目指してください。

なし。