理工学部Faculty of Science and Engineering
MEC300XB（機械工学 / Mechanical engineering 300）ロボット工学Robotics
チャピ ゲンツィCAPI Genci
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2021 |
| 授業コードClass code | H5057 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 木2/Thu.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 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 | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
機械工学科機械工学専修 学科専門科目 |
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Outline (in English)
The objective of this course is to train the students to acquire the basic knowledge and skills in robot sensing, actuators, robot kinematics and dynamics. Students will learn and understand the following topics:
Robot kinematics;
Rotation matrix, coordinate transformation, homogeneous transformations;
Joint variables and gripper position;
Jacobian matrix and its applications;
Robot dynamics.
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
ロボット工学の基礎としてマニピュレータの解析方法等を学ぶことで各種ロボットの設計，制御プログラム開発などを可能とする基礎的な知識を得る．内容として，
ロボットの運動学
回転行列，座標変換，同次変換
関節変数と手先位置
ヤコビ行列とその応用
到達目標Goal
1．ロボットの各種要素について知る．
2．ロボットの機構について理解する．
3．ロボットマニピュレータの運動学的表現方法を理解する．
4. ヤコビ行列の導出ができる．
5．ロボットについての運動学を順運動学，逆運動学に焦点を絞って理解する．
新たな機構について自ら解析が可能となる知識が得られる．
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?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」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. ）
授業計画については、学習支援システムでその都度提示する。
マニピュレータなどの動的シミュレーションや制御系の設計に必要とされるロボット工学における基本的な運動学や動力学の基礎を学ぶ．
パワーポイントなどを用いて，教科書の内容をより詳細に解説しながら板書も交えて解説する．また，学生による式の誘導や演習も行う．オフィス・アワーで、課題（試験やレポート等）に対してフィードバックを行う。
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：ロボットについての序論
ロボット工学を学ぶに当たって，どのような学問で成り立ち，どのような成果が得られるかを説明する．
第2回：ロボット用センサー
ロボットに用いられる各種センサーについて解説し，構造やその原理を知る．
第3回：ロボット用アクチュエータ
ロボットに用いられるアクチュエータの種類や特徴，使用用途動作原理などについて知る．
第4回：ロボットアームの運動学 座標変換
ロボートアームに必要な力学の基礎として回転や移動に伴う座標変換について学ぶ．
第5回：ロボットアームの運動学 Denavit-Hartenbergの記法
ロボットアームの座標系の取り方の定番としてのDenavit-Hartenbergの記法について学ぶ．
第6回：ロボットアームの運動学 リンク座標系
運動学と逆運動学の基本的知識としてリンク座標系の取り方を学ぶ．
第7回：ロボットアームの運動学 関節変数と手先位置姿勢
関節変数から手先位置を求めることを順運動学というが，それらの定義とそれに伴う公式を誘導する．
第8回：ロボットアームの運動学 順運動学問題
関節変数から手先位置姿勢を求める順運動学問題の解を誘導し，例題によって理解を深める．
第9回：ロボットアームの運動学 逆運動学問題
手先の位置姿勢から関節変数を求めることを逆運動問題というが，逆運動学問題の解を求める．
第10回：ロボットアームの運動学 ヤコビ行列
関節角速度と手先速度の関係を表すヤコビ行列について定義，誘導，関連する公式について求める．
第11回：ロボットアームの運動学 関節トルクと手先力
関節に働くトルクが手先にどのように伝わるかを求める．
第12回：ロボットアームの動力学 ラグランジュ法
ロボットアームの運動方程式をラグランジュ法によって求める．
第13回：ロボットアームの動力学 ラグランジュ法
ロボットアームの運動方程式をラグランジュ法によって求める．例題によって理解を深める．
第14回：ロボットアームの動力学 オイラー法
ロボットアームの運動方程式をオイラー法によって求める．
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.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】各回の講義とも数学的な式の誘導が含まれるため，復習は必須である．次回の講義に備えて式の誘導を各自試みておくこと．
テキスト（教科書）Textbooks
テキスト
川崎晴久，「ロボット工学の基礎」，森北出版
参考書References
参考書
川田 昌克，「MATLAB/Simulinkによるわかりやすい制御工学」，森北出版
Richard P. Paul，「Robot Manipulators: Mathematics, Programming, and Control (Artificial Intelligence)」，The MIT Press
成績評価の方法と基準Grading criteria
評価方法: ほぼ100％期末試験の結果で評価するが，レポートや演習の結果も考慮する．
評価基準： 本科目において設定した達成目標を60％以上達成している学生を合格とする。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
具体的な応用例を増やし，理解の助けとしたい．
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
パワーポイントによって教科書や追加の講義ノートや資料などを示し，説明をする．