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授業情報／Course information

科目一覧へ戻る 2019/08/20 現在

授業基本情報
科目名（和文）
／Course		 メカトロニクス
科目名（英文）
／Course		 Mechatronics
時間割コード
／Registration Code		 23184301
学部（研究科）
／Faculty		 情報工学部
学科（専攻）
／Department		 人間情報工学科/スポーツシステム工学科
担当教員（○：代表教員）
／Principle Instructor （○） and Instructors		 ○井上　貴浩
オフィスアワー
／Office Hour		 井上　貴浩(月曜３限（１２時４０分～１４時１０分）)
開講年度
／Year of the Course		 2017年度
開講期間
／Term		 第1クォーター
対象学生
／Eligible Students		 3年
単位数
／Credits		 2.0
授業概要情報
更新日
／Date of renewal		 2017/03/21
使用言語
／Language of Instruction		 日本語
オムニバス
／Omnibus		 該当なし
授業概略と目的
／Cource Description and Objectives		 メカトロニクスは，“機械工学と電子工学を融合した技術，またはその技術を応用した電子機械システム”と言われる．メカトロニクスを構成する周辺領域としては，機械工学と電気電子工学を主体としてセンサ工学や計測工学，アクチュエータ工学や制御工学に加えてプログラミング技術を主とするソフトウェア工学のように多岐にわたる．したがって，本講義ではこれらの要素技術や機械システムの製品化に必要な工学的基礎知識を網羅した授業構成とする．メカトロニクス技術に関する専門用語や電子制御機械システムの仕組みを深く理解することで，情報工学分野の技術者の育成を目指す．
履修に必要な知識・能力・キーワード
／Prerequisites and Keywords		 「力学」や「制御工学I」，「電子回路」の知識を必要とする．
その他: 「創造設計・実験I,II」に深く関連する．
キーワード：安定判別，ＰＩＤ制御，マイコン活用法
履修上の注意
／Notes
教科書
／Textbook(s)		 教科書：使用しません．
参考書：資料やレジュメを第１回講義日に配布する．
参考文献等
／References
自主学習ガイド
／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework		 講義中の口頭説明をよく記録し，配布資料を復習や試験勉強に利用すること．分からないキーワードは普段からネットで調べることを心がけ，配布資料やノートに記録することが望ましい．
資格等に関する事項
／Attention Relating to Professional License
備考
／Notes		 ものづくりの基礎となる機械技術，電気技術，センサ技術，アクチュエータ技術のすべてを網羅した講義内容となる．したがって，技術職や製造業等への就職を希望する学生は興味を持って受講してもらいたい．
授業計画詳細情報
No. 単元（授業回数）
／Unit (Lesson Number)		 単元タイトルと概要
／Unit Title and Unit Description		 時間外学習
／Preparation and Review		 配布資料
／Handouts
1 １ [ラグランジュの運動方程式]
ロボットのモデリングには本手法が有用である．２リンク機構を本手法で導出する．
2 ２ [1リンクアームの制御]
制御工学で学んだＰＩＤ制御の効果を学ぶ．
3 ３ [慣性モーメント]
ロボットは回転運動するリンクを組み合わせることで構築できるため，各リンクの慣性モーメントを理解することが重要である．
4 ４ [運動学・逆運動学，座標変換]
３リンクロボットまでの運動学・逆運動学・座標変換行列を学ぶ．
5 ５ [シリアルリンクロボットの運動とヤコビ行列]
近似ヤコビ行列による手法で逆運動学を導く．
6 ６ [多自由度ロボットの運動と制御]
ロボット自由度を拡張し議論を進める．
7 ７ [メカトロニクスのための電気電子回路]
スイッチ回路・チャタリング防止回路等の基本回路を学ぶ．
8 ８ [各種センサの仕組みと動作原理]
ロータリエンコーダの原理，ひずみゲージ等の原理について学習する．
9 ９ [各種アクチュエータの仕組みと動作原理]
空気圧・油圧・圧電素子等の駆動原理を学ぶ．
10 １０ [2足歩行ロボットの運動原理]
倒立振子の応用であるロボットの歩行原理を学ぶ．
11 １１ [歩行動作と圧力重心]
ＣＯＰの概念を学ぶ．
12 １２ [画像処理における輝度値と画像重心]
ロボットの視覚として画像処理の基礎を学ぶ．
13 １３ [センサフュージョン]
視触覚統合制御系の基礎と実例を学ぶ．
14 １４ [最新のメカトロニクス技術]
最新のメカトロニクス技術について説明する．
15 １５ [状態空間法]
状態空間法の基礎について学ぶ．
16 １６ [定期試験]
定期試験を実施する．
授業評価詳細情報
到達目標及び観点／Learning Goal and Specific Behavioral Viewpoints
No. 到達目標
／Learning Goal		 知識・理解
／Knowledge & Undestanding		 技能・表現
／Skills & Expressions		 思考・判断
／Thoughts & Decisions		 伝達・コミュニケーション
／Communication		 協働
／Cooperative Attitude
1 メカトロニクスを構成する周辺領域を知る． ○
2 個々の周辺領域の具体的な技術と基礎知識を習得する． ○
3 メカトロニクスの要素技術を豊富に取り入れた“電子制御機械システム”としてのロボットを取り上げ，センシングやその制御方法を学習する． ○
4 ロボットアーム機構の運動学や動力学，および座標変換等を学ぶ． ○
5 信号処理技術の基礎としてオペアンプの原理と特徴を理解する． ○
6 ロボットを駆動する各種のアクチュエータを知り，直流モータの動特性や静特性を学ぶ． ○
7 現代制御の基礎を学ぶ． ○
成績評価方法と基準／Evaluation of Achievement
※出席は2/3以上で評価対象となります。
No. 到達目標
／Learning Goal		 定期試験
／Exam.		 リポート提出 小試験
1 メカトロニクスを構成する周辺領域を知る． ○ ○ ○
2 個々の周辺領域の具体的な技術と基礎知識を習得する． ○ ○ ○
3 メカトロニクスの要素技術を豊富に取り入れた“電子制御機械システム”としてのロボットを取り上げ，センシングやその制御方法を学習する． ○ ○ ○
4 ロボットアーム機構の運動学や動力学，および座標変換等を学ぶ． ○ ○ ○
5 信号処理技術の基礎としてオペアンプの原理と特徴を理解する． ○ ○ ○
6 ロボットを駆動する各種のアクチュエータを知り，直流モータの動特性や静特性を学ぶ． ○ ○ ○
7 現代制御の基礎を学ぶ． ○ ○ ○
評価割合（％）
／Allocation of Marks		 70 10 20

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