2019年度 先端機械要素   Advanced Mechanical Elements

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開講元
機械コース
担当教員名
岩附 信行 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
木3-4(I321)  
クラス
-
科目コード
MEC.H431
単位数
1
開講年度
2019年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2019年4月4日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

 本講義では,平面および空間リンク機構を取り上げ,その運動学解析・動力学解析手法を講述し,さらにそれらの知識に基づいて,冗長性のある機構や逆に自由度の不足する機構で所望の運動を達成する運動制御手法について教授します。
 工学院機械系で学ぶ機械工学で取り扱うロボットなどの先進機械システムにおいて,そこに用いられている運動機構の特性がシステムの性能を支配します。その定量的な性能評価を可能にして,それに基づく機構設計あるいは運動制御を行う必要があります。このために,平面/空間閉ループリンク機構の汎用的かつ系統的な運動学解析・動力学解析手法を理解し,それらの応用として,冗長自由度を有する機構,自由度に対して駆動アクチュエータの多い過アクチュエータ機構,自由度の不足した劣駆動機構の運動学解析・動力学解析とそれらの最適な運動制御手法について理解します。

到達目標

 本講義を履修することによって次の能力を修得する。
1)運動機構の自由度ならびに入出力運動の関係について説明できる。
2)汎用解析手法を活用して平面/空間閉ループリンク機構の変位・速度・加速度解析を行うことができる。
3)汎用解析手法を活用して平面/空間閉ループリンク機構の動力学解析を行うことができる。
4)冗長自由度を有するリンク機構の最適運動制御について説明できる。
5)過アクチュエータ機構ならびに劣駆動機構に弾性要素を追加して運動制御する手法について説明できる。

キーワード

閉ループリンク機構,運動学解析,動力学解析,汎用解析手法,運動制御,最適制御,冗長自由度,過アクチュエータ機構,劣駆動機構,ワイヤ駆動機構

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
- -

授業の進め方

講義の最後に要点をまとめるとともに,適宜,講述したさまざまな手法に関するサンプル解析ソフトウェアを提供するので,受講生自身で演習を行い復習・理解に努めてほしい。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 汎用解析手法に基づく平面リンク機構の運動学解析  -平面閉ループリンク機構の変位・速度・加速度の系統的解析手法- 平面リンク連鎖の幾何学関係式と微分関係式の理解
第2回 汎用解析手法に基づく空間リンク機構の運動学解析  -解析手法の空間閉ループリンク機構への拡張- 三次元角運動の理解と空間運動のベクトル表現の理解
第3回 平面/空間リンク機構の動力学解析  -運動学解析に基づく閉ループリンク機構の駆動力・対偶作用力の動的解析- 各リンクの運動方程式の導出
第4回 冗長自由度を有するリンク機構の運動制御  -冗長自由度を活用する最適運動制御手法- 入出力速度関係式と可操作度の理解, 目的関数と最適化手法の理解
第5回 弾性要素を有する劣駆動リンク機構の運動学解析と制御  -運動自由度よりアクチュエータ数の少ない機構の弾性拘束による制御- 仮想外力を考慮した運動静力学解析式の理解
第6回 劣駆動ワイヤ駆動機構の運動学解析と制御  -重力下でワイヤ駆動される劣駆動機構の運動学解析と運動制御- ポテンシャルエネルギー最小化による運動学解析の理解

教科書

特に定めない。

参考書、講義資料等

講義資料を適宜配布する。参考書として,日本機械学会編,JSMEテキストシリーズ「機構学-機構の仕組みと運動」(2007)を推奨する。

成績評価の基準及び方法

平面/空間閉ループリンク機構の系統的な運動学解析・動力学解析を理解するとともに,それに基づいて冗長機構ならびに劣駆動機構の運動学解析あるいは運動制御手法を理解しているかを評価する。いくつかの課題に対する提出レポート(100%)により評価する。

関連する科目

  • MEC.H532 : ロボット総合論
  • MEC.H531 : ロボットの制御系設計

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

機械要素及び機械製図(MEC.H201 )を履修していること,または同等の知識があること。

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

岩附信行 nob[at]mep.titech.ac.jp 03-5734-2538

オフィスアワー

メールで事前予約すること。

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