デザイン工学部Faculty of Enginneering and Design
MEC200ND（機械工学 / Mechanical engineering 200）メカトロニクス演習Fundamentals of Mechatronics
小林 尚登、田中 豊、岩月 正見Kobayashi HISATO, Tanaka YUTAKA, Iwatsuki MASAMI
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | デザイン工学部Faculty of Enginneering and Design |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2021 |
| 授業コードClass code | B2359 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期前半/Fall(1st half) |
| 曜日・時限Day/Period | 金3/Fri.3,金4/Fri.4 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 市ヶ谷 |
| 教室名称Classroom name | |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| 選択・必修Optional/Compulsory | 選択 |
| 入学年度Admission year | |
| カテゴリー（2023年度~）Category (2023~) | |
| カテゴリー（2019~2022年度）Category (2019~2022) |
システムデザイン学科 専門科目 基礎科目 |
| カテゴリー（招聘学科）Category | ＳＤ |
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Outline (in English)
The aim of this practical course is to learn methods for implementing various functions of sensors and actuators, being the basic elements of mechatronics systems, through use of microcomputers, drawing on topics from mechatronics lectures.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
メカトロニクスとは，機械と電子，あるいはそれらを結びつける制御技術が一体化した総合デザイン技術である．本演習のテーマは，メカトロニクスの講義内容などを踏まえ，メカトロニクスのシステムを構成する基本的な要素であるセンサやアクチュエータをマイクロコンピュータを用いて、様々な機能を実装する手法を実習を通して学ぶ。
到達目標Goal
・メカトロニクスシステムを構成する様々なセンサやアクチュエータの実際の動きと制御方法を理解すること。
・各種センサやアクチュエータを制御するためのマイクロコンピュータの特徴と機能を実装するための開発スキルを身につけること。
・コンセプトを決め，決められた条件（仕様）により，自由な発想で，具体的なメカトロニクスシステムの作品を構築できること．
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
デザイン工学部システムデザイン学科ディプロマポリシーのうち、「DP2」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
実習用のメカトロニクス教材を用いて，具体的なメカトロシステムのデザイン例を参考にしながら，実際のものづくり・メカトロシステムづくりの実習をとおして，その考え方を学ぶ．
テクノロジー系の3名の教員（小林・岩月・田中）が、マイクロコンピュータのプログラミング開発環境および各種センサやアクチュエータの基本的な実装方法とそのプログラムについて解説し、各課題ごとに各自演習をこなす。
最終課題は各自で作品のコンセプトを立案し，そのコンセプトに沿った創造的なメカトロニクスシステムをデザインし，その作品を制作して発表する．
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回：ガイダンスと例題1
ガイダンス
・教材配布と確認
・ESP32の特徴
・ESP32-DevKitC解説
・開発環境構築
・ブレッドボードの使い方
例題
・LEDを点滅させる
・スイッチでON/OFFする
第2回：演習１
演習
・点滅の時間を変化させる
・複数のLEDを交互に点滅させる
・スイッチでLEDをON/OFFする
第3回：例題２
表示系 センサ系１
例題
・LEDの明るさを変える
・圧電スピーカを鳴らす
・LCDに文字を表示する
・接触を検知する
・つまみの角度を検知する
・光を検知する
・音を検知する
第4回：演習２
表示系 センサ系１
例題 表示系
LEDの明るさを変える
圧電スピーカを鳴らす
LCDに文字を表示する
演習
・音を検知するとLEDのONとOFFが切り替わる
・つまみの角度でLEDの明るさを変える
・暗くなると圧電スピーカが鳴る
・触ると音階が鳴る楽器を作る
・可変抵抗の可変電圧をLCDに表示する
第5回：例題３
センサ系２
例題
・白黒を判別する
・距離を計測する
・加速度と角加速度を計測する
・温度と湿度を計測する
第6回：演習３
センサ系２
演習
・白い物をかざすとLEDが点滅する
・物が近づくと圧電スピーカが鳴る
・ブレッドボードを縦や横にすると赤や青のLEDが光る
・温度と湿度を液晶ディスプレイに表示する
第7回：例題４
アクチュエータ系１
例題
・サーボモータで角度を制御する
・ステッピングモータで角度を制御する
第8回：演習４
アクチュエータ系１
演習
・つまみの角度でモータの回転角を制御する
・物の距離に応じてモータの角度が変化する
第9回：例題５
アクチュエータ系２
例題
・DCモータの正逆回転を制御する
・DCモータで回転速度を制御する
第10回：演習５
アクチュエータ系２
演習
・白黒に応じてモータの正逆回転を制御する
・つまみの角度でモータの回転速度を制御する
第11回：応用演習１
進捗状況をみて課題設定
第12回：応用演習２
最終課題に向けての自由研究
第13回：最終作品発表 前半
最終課題に対するコンセプトと最終作品の動作の様子を発表する．
第14回：最終作品発表 後半
最終課題に対するコンセプトと最終作品の動作の様子を発表する．
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
・シラバス内容を事前に確認する。
・実習用教材を用いて基本コンセプトと課題に対する作品を制作する。
本授業の準備学習・復習時間は、各2時間を標準とします。
テキスト（教科書）Textbooks
特に指定しない。
必要に応じて各自がWEB等から資料を収集すること。
参考書References
関連するプリントを配布する。
成績評価の方法と基準Grading criteria
課題（60％）および最終課題に対する作品制作とその発表会での動作や説明に対する評価（40％）を基に，総合的に評価する．
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
実習用教材の故障に対する苦情が多く寄せられたので，事前のメンテナンス等を慎重に行い対応する。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
ノートパソコン