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Mechatoronics
木村 文信Fuminobu KIMURA
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 | 2022 |
授業コードClass code | B3809 |
旧授業コードPrevious Class code | |
旧科目名Previous Class title | |
開講時期Term | 秋学期後半/Fall(2nd half) |
曜日・時限Day/Period | 金1/Fri.1,金2/Fri.2 |
科目種別Class Type | |
キャンパスCampus | 市ヶ谷 |
教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
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)
"Mechatronics" is a multidisciplinary engineering field that includes mechanical engineering and electrical engineering to produce intelligent systems that control machines via electronic and information technologies. To understand mechatronics, a wide range of disciplines are required. In this lecture, students will acquire knowledge of each of the fundamental technologies of mechatronic systems and skills to apply it to real systems.
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,機械工学(メカニズム)と電気電子工学(エレクトロニクス)の合成語で,機械を電気回路で賢く制御するシステムのことである.メカトロニクスを修学するにあたり,機械のしくみ,電気回路の動作だけでなく,ソフトウェアによる制御やシステム全体としての設計や運用など,広い専門知識が必要とされる.本授業では,メカトロニクスの各要素技術に関して,その概念を理解し,分野全体のイメージを把握することを目的とする.
到達目標Goal
授業終了時点で以下のことを理解することを目標とする.
1)メカトロニクスシステムの構成を把握する方法.
2)機械要素の種類と用途.
3)電気・電子回路部品の種類と用途.
4)アクチュエータ・センサの原理.
5)コンピュータ上での信号処理と計算.
6)制御工学の基礎.
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. )
本授業は,対面式・オンラインのどちらかで実施する.
【対面式の場合】授業はスライドを使ったプレゼンテーション,板書および口述によって進められる.授業の内容が理解できているかを確認するため,各回で小テストの実施もしくは課題の出題がある.
【オンラインの場合】授業はオンラインツールを用いてプレゼンテーション(スライド)によって進められる.授業内容の理解度の確認のため,各回で課題が出される.
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
授業形態/methods of teaching:対面/face to face
※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[未定/undecided]:メカトロニクスの概要
メカトロニクスの基本概念とその意義を解説し,それを踏まえ,メカトロニクスを支える基本技術とその体系について説明する.
第2回[未定/undecided]:メカトロニクスで必要となる数学・物理
メカトロニクスの各要素を理解する上で必要となる数学や物理(力学・電磁気学)を解説する.
第3回[未定/undecided]:アナログ電子回路-受動素子
アナログ電子回路を設計する上で必要となる知識・技術を解説する.主に受動素子を用いた直流および交流回路を対象とする.
第4回[未定/undecided]:アナログ電子回路-能動素子
能動素子を用いた,特定の機能を持った回路について解説する.各種能動素子がどのような原理で機能を発現しているかを含めて解説する.
第5回[未定/undecided]:アクチュエータの概要
メカトロニクスシステムで用いられるアクチュエータの概要と分類を解説する.また,システムを構成する際の選定基準について説明する.
第6回[未定/undecided]:アクチュエータの原理
主に電磁アクチュエータを対象として,動作原理について解説する.加えて,駆動に必要な信号などの計算方法を述べる.
第7回[未定/undecided]:センサの概要
メカトロニクスシステムを構成するために必要なセンサについて,概要と分類を説明し,システム構築のためのセンサの選定方法について述べる.
第8回[未定/undecided]:各種センサの計測原理
様々なセンサの紹介を行い,どのような原理で計測を行っているかを,出力信号の処理方法とともに解説する.
第9回[未定/undecided]:デジタル回路とコンピュータ
デジタル回路とコンピュータの基本的な構成と仕組みについて解説する.また,デジタル信号の通信方法を説明する.
第10回[未定/undecided]:アナログ信号とデジタル信号の相互変換
センサ・アクチュエータで使われるアナログ信号と,コンピュータが扱うデジタル信号がどのように変換されるかについて解説する.
第11回[未定/undecided]:機構の基礎
機械を構成する要素部品(機構部品)について,その種類と仕組み,用途について説明する.
第12回[未定/undecided]:機械の設計
機構部品を組み合わせて,機械的なシステムを構築する手法について説明し,そのシステムの運動伝達の計算方法を解説する.
第13回[未定/undecided]:制御工学の基礎
制御の基本概念,フィードバック制御の意味,古典制御理論と現代制御理論の違いと特徴等を説明する.
第14回[未定/undecided]:システム設計と開発の事例
まとめ
各種メカトロニクスシステムの応用事例・最先端の研究例などを紹介する.また総まとめとして,学習範囲の要点を再確認する.
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.)
高校レベルの物理学(特に力学,電磁気学分野)を復習して望むとよい.
本授業の準備・復習時間は,各2時間を標準とする.
テキスト(教科書)Textbooks
使用しない.
参考書References
・三浦宏文(監修)「ハンディブック メカトロニクス」オーム社
・渋谷恒司「メカトロニクスの基礎」森北出版
・松本潔「設計者に必要なメカトロニクスの基礎知識」日刊工業新聞社
成績評価の方法と基準Grading criteria
平常点および授業中の小テストもしくは課題の評価を40%,期末試験もしくは最終課題の評価を60%として総合評価点を算出して評価する.総合評価点を100点満点とし,60点以上を合格とする.
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
講義の進行(板書等)が速いために理解が追いつけなくなることが無いよう,説明などの時間を多く取るとともに,講義外の時間でも質問を受け付けることができるようにする.
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
筆記具とノート
パソコン
その他の重要事項Others
メカトロニクスに関する研究に従事している教員が,実際にメカトロニクスシステムを構築するために必要な技術を紹介しながら講義を進める.