2019年度 ロボット機構学 B   Robot Kinematics B

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開講元
機械系
担当教員名
武田 行生  鈴森 康一  菅原 雄介 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火1-4(S222)  
クラス
B
科目コード
MEC.I211
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2019年9月11日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

ロボットは、回転や直進などの関節を複数連結し、必要とされる柔軟かつ高精度な運動を実現している。本科目では,このようなロボットの運動を実現するための基礎科目として、次の点を中心に講義する。
1. ロボットの仕組み(機構)の構造およびその自由度
2. ロボットの機構の運動(変位・速度・加速度)の解析法とその応用
3. ロボットの機構の力の解析法とその応用
4. ロボットの機構構造の総合法(設計法)とその応用
5. 基本的な機構の種類とその特性
6. 駆動部に用いられている減速機等の歯車機構の構造とその減速比の計算方法
上記の内容は、実物を触って考え理解する方法、直感的な理解を得るために図を描いて考え理解する方法、式を用いて理論的・解析的に考え理解する方法からなる。これにより,ロボットの設計における概念設計,基本設計(構造の設計),既存のロボットの改善のための基本的な運動特性の把握およびロボット機構の特性を考慮した軌道設計の基本的な考え方と知識が身に着くことになる.

到達目標

本講義を履修することにより,次の能力を修得する.
(1)ロボットの構造を自由度の観点から理解する能力
(2)ロボットの変位,速度等の基本的特性を把握するための基本的手法の活用能力
(3)ロボットの減速機に使われている歯車列の構造の理解と減速比の計算能力
(4)ロボットの設計,特性把握のための基本的な工学的センス
この科目は,学修目標の
4.【展開力】(探究力又は設定力)整理及び分析できる力
6.機械工学の発展的専門学力
7.専門知識を活用して新たな課題解決と創造的提案を行う能力
の修得に対応する.

キーワード

ロボット工学,機構学,リンク機構,歯車機構,変位解析,速度解析,自由度,構造の総合,特性評価,量の総合

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
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授業の進め方

学生には教科書あるいは補足資料により予習することを要求する.そのうえで,授業では,具体的な事例を取り上げ,図式,数式およびモデルを用いた説明により,学習内容の説明を行う.毎回の授業の最後には,演習問題によりその理解度を確認する.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 ロボットの構成 ロボットの構成とそれらの役割の概要を理解する
第2回 ロボットの構成要素 ロボットの構成要素とその役割について,具体的に知る
第3回 ロボット機構の種類(開ループ機構) ロボットの機構として用いられている開ループ機構の種類と特徴を理解する
第4回 ロボット機構の種類(閉ループ機構) ロボットの機構として用いられている閉ループ機構の種類と特徴を理解する
第5回 ロボット機構の自由度(機構の自由度の式と自由度の解析) ロボット機構の自由度を計算するための基本的考え方とそのための計算式を理解し,それを用いて具体的な機構の自由度の解析を行う
第6回 ロボット機構の自由度(数および構造の総合) ロボット機構に求められる自由度に適合する機構の構造を得る(総合する)ための基本的考え方を理解し,これに基づき具体的なロボット機構の構造の総合を行う
第7回 ロボット機構の変位解析(開ループ機構) 開ループのロボット機構について,変位解析の基本的考え方とその方法を理解する
第8回 ロボット機構の変位解析(閉ループ機構) 閉ループのロボット機構について,変位解析の基本的考え方とその方法を理解する
第9回 ロボット機構の速度・加速度解析(基本的考え方) 1自由度および多自由度のリンク機構それぞれについて,速度解析,加速度解析の基本的な考え方と解析手法を理解する.
第10回 ロボット機構の速度・加速度解析(ヤコビ行列) 多自由度ロボット機構の速度解析におけるヤコビ行列の物理的意味と取扱い手法を理解する.
第11回 ロボット機構の力解析(基本原理) 仮想仕事の原理に基づくロボット機構の力学解析の基本的な考え方と手法を理解する.
第12回 ロボット機構の力解析(仮想仕事の原理と特異点解析) ヤコビ行列を用いたロボット機構の力学解析の意味と手法を理解する.また,特異姿勢の物理的,数学的意味を理解する.
第13回 ロボット用減速機の種類と速度解析(解析手法) ロボットの関節に用いられる減速機の種類と特徴を知り,その速度解析の方法について理解する
第14回 ロボット用減速機の種類と速度解析(速度比に基づく設計) ロボット用の歯車減速機に求められる減速比に対応する歯数の決定方法を理解する
第15回 まとめ 講義内容を総復習する.

教科書

JSME テキストシリーズ「機構学」, ISBN:978-4-888980167-5

参考書、講義資料等

鈴森康一:ロボット機構学,コロナ社,ISBN:978-4-339-04571-0
その他の参考資料は,適宜,OCW-iにアップする.

成績評価の基準及び方法

授業中の演習・レポート40%,期末試験60%とする.

関連する科目

  • MEC.Q201 : 機械システム学
  • MEC.Q301 : 機械システムデザイン
  • MEC.H201 : 機械要素及び機械製図
  • MEC.H211 : 機械要素設計
  • MEC.I333 : ロボットの力学と制御
  • MEC.I334 : ロボット技術
  • MEC.H532 : ロボット総合論

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

事前に身に着けているべき知識や技術はない

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