Course Name Year Term Period Faculty / Graduate School All Instructors Credits
33023:[2025 Fall]Robot Kinematics (5T) 2025 Fall Tue2 College　of　Science　and　Engineering NAGAI KIYOSHI 2

Campus

BKC

Class Venue

Forest304

Language

日本語

Course Outline and Method

　本授業では，ロボット(マニピュレータ)を構成するロボット機構を対象として，運動学，静力学，および動力学を説明する．これらは，ロボット機構の解析，制御，および設計における重要な基礎知識となる．

Student Attainment Objectives

　ロボットの運動学，静力学，および動力学に関する以下の事項を到達目標とする．
・運動学：ロボットの構造を定義することができ，順運動学と逆運動学を扱うことができる．
　また，手先速度と関節速度の間の速度の関係式を導出でき，その物理的意味を説明できる．
・静力学：手先力と関節駆動力の間の静力学関係式を導出でき，その物理的意味を説明できる．
・動力学：運動方程式を導出でき，その物理的意味を説明できる．

Recommended Preparatory Course

　数学(線形代数とベクトル解析)，力学(古典力学)，および制御工学を履修しておくことが望ましい．なお，本授業と並行して，力学(解析力学)を履修することが望まれる．

Course Schedule

Lecture/Instructor（When there are multiple instructors) Theme
Keyword, References and Supplementary Information
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+R授業対象科目

第1回授業の後に+R授業(VOD20分)を視聴し，その内容を理解しておく．詳細はmanaba+Rを参照のこと．

1

手先位置と関節変数(1) - 1. ロボット機構学とは

・ロボット・マニピュレータ
・運動学・静力学・動力学の関係

2

手先位置と関節変数(2) - 2. 座標変換

・手先の位置と姿勢の表現
・座標変換

3 (遠隔授業, 9/30変更)

手先位置と関節変数(3) - 3. 順運動学

・順運動学と逆運動学の例
・マニピュレータの順運動学
・同次変換行列を用いたマニピュレータの順運動学

4

手先位置と関節変数(4) - 4. 逆運動学

・3DOFマニピュレータの順運動学
・3DOFマニピュレータの逆運動学

5

手先位置と関節変数(5) - 5. DH記法

・二次元と三次元の同次変換行列
・DH記法を用いた運動学方程式の導出

6

手先位置と関節変数(6) - 6. DH記法の適用例

・運動学方程式の導出(確認)
・適用例

7

手先速度と関節速度(1) - 7. 速度の関係式

・速度の関係式とヤコビ行列
・速度の関係式の物理的意味

8

手先速度と関節速度(2) - 8. 一般のマニピュレータの速度の関係式

・一般のマニピュレータの場合

9

静力学(1) - 9. 静力学関係式

・仮想仕事の原理と静力学関係式
・静力学関係式の物理的意味

10 (遠隔授業, 11/18変更)

静力学(2) - 10. 一般のマニピュレータの静力学関係式

・一般のマニピュレータの場合

11

動力学(1) - 11. 運動方程式と慣性モーメント

・慣性モーメント
・ラグランジュ法とニュートン・オイラー法

12

動力学(2) - 12. ラグランジュの運動方程式

・1自由度ロボットの場合の導出例(確認)
・ラグランジュ法による運動方程式の導出手順
・運動方程式の導出例と各項の物理的意味

13

動力学(3) - 13. ラグランジュの運動方程式(つづき)

・ラグランジュ法による運動方程式の導出手順(確認)
・2DOFマニピュレータの運動方程式の導出

14

ロボット機構学の応用 - 14. パラレルリンクロボットと冗長ロボット

・パラレルリンクロボット(パラレル・メカニズム)
・冗長ロボット(冗長マニピュレータ)
・運動制御における機構学の利用

Class Format

　第1回～14回を対面授業にて実施する．
　授業実施形態の変更，ライブ配信の情報，および教科書以外の授業資料がある場合は，manaba+Rに掲載する．

Recommendations for Private Study

　教科書に多く用意されている例題や章末問題などを対象とし，また，週1.5時間の授業外学習時間を目安として，以下の予習，復習，発展学習に取り組み，到達目標を達成するための多くの知識を修得すること．
 ・予習：次回の授業内容に関連する教科書の該当箇所を読む(約30分)．
 ・復習：授業で扱った演習問題を再度解き，理解を深める(約20分)．
 ・発展学習：授業で扱わなかった教科書の節を読み，例題などを解く(約40分)．

Grade Evaluation Method

Kind Percentage Grading Criteria etc.
Final Examination (Written) 0

Report Examination
(A report to be submitted by the unified deadline)		 0

Exams and/or Reports other than those stated above, and Continuous Assessment　
(Evaluation of Everyday Performance in Class)		 100

　以下のレポートと授業参加度をもとに評価する．
・第1回レポート(45%)：授業内容の理解度と応用力
・第2回レポート(45%)：授業内容の理解度と実践力
・授業参加度(10%)：授業への出席状況や質問等の積極性

Grade Evaluation Method （Note）

Advice to Students on Study and Research Methods

　本授業では，授業の学習効果向上のため，受講生がMATLABを用いた独自演習を行うことを推奨する．MATLABをまだ導入していない受講生は，以下を参考にしてMATALABの導入を行うこと．
　MATLABの利用について(RITSUMEIKAN IT SUPPORT)：
　https://it.support.ritsumei.ac.jp/hc/ja/articles/900006853063-MATLAB%E3%81%AE%E5%88%A9%E7%94%A8%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6
　※MATLABのデスクトップ版などを利用するには，Mathworks社のアカウントを作成する必要がある．
　※MATLABとSimulinkの各オンライン版は，以下のサイトでアクセスできる．
　　　MATLAB Online： https://jp.mathworks.com/products/matlab-online.html
　　　Simulink Online： https://jp.mathworks.com/products/simulink-online.html

Textbooks

Title Author Publisher ISBN Code Comment
ロボット機構学(改訂版) 永井 清、土橋 宏規 コロナ社 978-4-339-04509-3

Textbooks （Frequency of Use, Note）

　教科書は，授業内容の説明のため，基本的に毎週利用する．

Reference Books

Title Author Publisher ISBN Code Comment
ロボット制御基礎論 吉川恒夫 コロナ社 978-4-339-04130-9

Reference Books （Frequency of Use, Note）

　参考書は，授業に関連した発展的トピックスの説明のため，数回程度利用する．

Web Pages for Reference

　ロボット機構やロボットシステムについて説明しているロボットメーカーのホームページなど．

How to Communicate with the Instructor In and Out of Class(Including Instructor Contact Information)

Learning Management System （manaba+R）,Talk with Students,Other (Separate instructions will be provided)

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URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/