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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 ロボティクス学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
ロボット要素設計
Robot Mechanism Design
2 E221-01 2022年度
3期(前学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.機構の自由度 2.リンク機構の運動学 3.歯車機構 4.ロボットの機構  メカトロニクス技術の制御対象は機械であり、その基本は運動機構である。システムが全 体として機能を発揮するためには、プログラムや制御回路とともに運動機構が適切に設計さ れていなければならない。この科目ではリンク機構と歯車機構およびロボットを中心として 運動自由度、運動学、静力学、動力学などについて学習する。
授業の概要および学習上の助言
 この講義はメカトロニクスの制御対象となる運動機構を学習するものである。また従来の機構は平面運動が主体でかつ作図 に沿った解析が中心であった。近年はロボットの出現のため3次元空間の運動も考慮することになり、しかもコンピュータに よる数値計算を前提とするようになったため、解析方法が大きく様変わりし、ベクトルやマトリックスによる解析が導入され ている。このため機構の非線形運動の厳密解が求められるようになった。この講義では運動の解析とともに目的の機能をを実 現するメカニズムの設計についても学習する。講義の概要は以下の通りである。 1.機械機構の変位、速度、加速度解析 2.機構の静力学と動力学 3.4節リンク機構の運動解析と設計法 4.歯車機構 なお,理解度などから判断して進捗度や各時間の内容を変更する場合がある.   
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:ロボット機構学[コロナ社] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
「線形代数」および「ロボット基礎力学」を充分に理解しておくこと。とくに、「工学のための数理工」の復習が有効。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
I,J メカニズムの基本知識(対偶の運動自由度、インボリュート歯車の基礎円、圧力角など)を得ることができる。
I,J メカニズムの運動自由度を計算し、ジョイントの種類を変えることができる。
I,J 平行リンク機構の種類や特徴を説明することができる。
I,J 数式や作図により平行リンク機構の運動解析ができる。
I,J 歯車機構の動作メカニズムを理解し、複数の歯車を組み合わせた機構の運動解析ができる。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 40 40 20 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 40 20 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 20 20 10 0 0 0 0 50
思考・推論・創造する力 20 20 10 0 0 0 0 50
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 0 0 0 0 0 0
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 0 0
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 理解度確認および復習のために通常の中間・期末試験に相当するものを各1回実施する。試験の予習のた めに公式を覚えるのではなく、公式のバックにある考え方を説明できるようにし、導出の計算をたどれる ようにしておくこと。各章の演習問題を解いて、どれだけの実力が付いたかを確認するもの良い。
クイズ
小テスト
授業の理解度向上のために、毎回15分程度の小テストを実施する。前回の講義で学習した範囲をしっかり 復習しておく必要がある。教科書の例題などは必ず自分で解いてみること。
レポート 作図問題など時間を要する手を動かす課題を中心とした宿題を実施する。調査を行うレポートも出題する ため、日頃から身近に目にする運動機構を注意して見ること。また、インターネットを使った検索だけで なく、LCで論文調査などができるようになるとよい。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
現実の機械を見て、その仕掛け・機構を見抜くことが出来、使 用されているジョイントの種類などを含めたスケルトン図が描 ける。 機械やロボットに使用される歯車・カム・リンク機構・ジョイ ントについて機械技術者として知っておくべき基本事項を理解 している。
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
第1週 シラバス説明 配付する学習支援計画書を基に科目の学習目標、概要 や行動目を理解する。特に、この科目がロボティクス 学科の教育目標のどの部分を担っているか、具体的に 達成レベルの目安を理解する。 第1章 pp.1-6 機構の基礎、対偶 第1章 pp.7-8 機構の運動自由度 講義と質疑 Quiz 復習:ロボティクス学科の教育目 標と本科目との関連を理解する。 ベクトルとマトリックスの復習。 60
第2週 第1章 pp.9-11 ジンバル機構 第1章 pp.11-14 章末演習問題 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。 60 30
第3週 第2章 pp.15-22 平面リンク機構、4節リンク機構 、グラスホフの定理 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。 60 30
第4週 第2章 pp.20-29 平行リンク機構、カップラ軌跡、 スライダクランク機構 第2章 pp.29-31 章末演習問題 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。 60 30
第5週 第3章 pp.32-34 平面リンク機構の解析、スライダ ークランクの変位・速度・加速度の解析解法 第3章 pp.35-40 2自由度開ループ機構の運動解析 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。 60 30
第6週 第3章 pp.40-47 機構運動の数値解法 第3章 pp.47-52 瞬間中心、3瞬間中心定理 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。 60 30
第7週 第3章 pp.52-60 機構の力学解析 第3章 pp.60-63 章末演習問題 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。第3章まで の復習。 60 90
第8週 第1章〜第3章の学習内容の確認 中間試験 講義と質疑 筆記試験 復習:中間試験の復習。 60
第9週 試験の振り返り 第4章 pp.64-68 歯車機構 第4章 pp.69-72 円ピッチ、モジュール 中間試験の解説 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:中間試験で間違った問題の 復習。クイズの復習。 60 30
第10週 第4章 pp.72-75 インボリュート曲線、創成歯切 第4章 pp.76-80 歯車減速器、ハーモニックドライ ブ 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。 60 30
第11週 第4章 pp.80-83 遊星歯車減速器 第4章 pp.83-88 章末演習問題 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。 60 30
第12週 第5章 pp.89-97 ロボット機構 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。 60 30
第13週 第5章 pp.97-104 2自由度関節機構、移動ロボッ ト 第5章 pp.104-107 章末演習問題 講義と質疑 Quiz 予習:教科書関連部分の予習。 復習:クイズの復習。第5章まで の復習。 60 60
第14週 第4章〜第5章の学習内容の確認 期末試験 講義と質疑 筆記試験 復習:期末試験の復習。 60
第15週 試験の振り返り 自己点検授業 期末試験の解説 総合的な点検と補習 予習:問題点の抽出。 復習:期末試験で間違った問題の 復習。 60 30