授業科目名 年度 学期 開講曜日・時限 学部・研究科 全担当教員 単位数
33044:[2025 秋セメスター]ロボット制御システム(5T) 2025 秋セメスター 月2 理工学部 加古川 篤 2

キャンパス

BKC

授業施設

フォレストハウス３０１号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の「NEDOロボット白書2014」（2014年3月）では，ロボットを「センサ，知能・制御系，駆動系の３つの要素技術を有する知能化した機械システム」と定義している．また，日本工業規格（JIS）では「二つ以上の軸についてプログラミングによって動作し，ある程度の自律性をもち，環境内で動作して所期の作業を実行する運動機構」と定めている．
つまり，ロボットとは複数の異なる要素技術が組み合わさってできるシステム統合であると言える．特に，制御システムは非常に重要な役割を果たしており，ロボットの機構，アクチュエータ，センサ，コンピュータなどの知識や技術を全て活用することで初めて目的の動作を実現できる．
本講義では，ロボット制御システムの要素から振り返ると共に，アクチュエータ工学，センサ工学，機構学，制御工学，通信工学，情報工学などの内容を交えながら，ハードウェアとしてのロボットシステムを実際に統合し，現物として開発するためのプロセスについて解説する．

受講生の到達目標

学生がロボットの制御基礎から実際のロボット制御システムの設計，実装にいたるプロセスの概要を理解できることを目標とする．

事前に履修しておくことが望まれる科目

制御工学I・II，力学I・II，応用数学，ロボット運動制御，ロボティクス実験II，アクチュエータ工学，センサ工学は関連が深いため，履修が強く望まれる．

授業スケジュール

授業回数/
担当教員（複数担当の場合） 		テーマ
キーワード・文献・補足事項等
-

+R授業対象科目。第14回に+R授業を実施。詳細はmanaba+Rを参照。

本講義のまとめ

1(対面授業)

ロボット制御システム（導入）

・ガイダンス
・ロボットのハードウェア
・ロボットのソフトウェア
・研究開発の流れ

2 (オンデマンド)

ロボット用アクチュエータとロボット用センサ

アクチュエータ：
・電動モータ
・流体駆動（空気圧モータ，油圧式モータ）
・新しい原理のアクチュエータ
センサ：
・内界センサ
・外界センサ

3・5 (対面授業) 4 (オンデマンド)

モータ制御システム

・モータ単体の制御システム
・センサ読み込みのための回路基板設計
・モータドライバ設計
・マイコンによる制御システム
・フィルタの設計
・A/D変換，D/A変換

6〜7 (対面授業)

制御系設計

・PID制御の構造
・PID制御器の機能
・ゲイン補償制御
・ジーグラ・ニコルズの設計法（限界感度法）
・ステップ応答に基づく設計法
・ボード線図に基づく設計法
・PTP制御，CP制御

8 (対面授業)

理解度確認試験

9〜10 (対面授業)

実時間ロボット制御のための通信システム

シリアル通信とパラレル通信
シリアル通信：
UART, USB, RS232C
RS422, RS485
SPI, I2C
CAN BUS
SSI, Biss-C
フィールドネットワーク（Ethernet, EtherCAT, CANopen）

11〜13 (オンデマンド)

ロボット制御システムの制御系実装実例

研究室で開発した実際の制御システムを例にして説明

14 (オンデマンド)

ロボット制御のためのミドルウェア

ROS: Robot Operating System
・ROSとは？
・ROSの構成
・ツールとパッケージ

授業実施形態

対面授業およびオンデマンドで実施する．

授業外学習の指示

研究室で研究開発した実際のロボットを見学可能です．気軽にご連絡ください．ただし研究開発の状況によって不可な場合もあるため，ご注意ください．興味のある方はまずはご相談ください．

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験（筆記） 50

講義で説明した内容を理解できていること
レポート試験
（統一締切日を締切とするレポート）		 0

上記以外の試験・レポート、平常点評価
（日常的な授業における取組状況の評価）		 50

出席点や中間に行う理解度確認試験の結果を考慮する

成績評価方法(備考)

受講および研究に関するアドバイス

教科書

教科書(使用頻度、その他補足)

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
ROSではじめるロボットプログラミング 小倉 工学社
制御工学 太田 オーム社
確率ロボティクス スラン マイコミ
ロボット工学の基礎 川崎 森北出版
ロボット工学 広瀬 裳華房
ロボット制御学ハンドブック 松野、他 近代学社 ロボット制御全般
はじめてのロボット創造設計 米田、他 講談社 ボリュームに注意
実用ロボット開発のためのROSプログラミング 西田、他 森北出版

参考書(使用頻度、その他補足)

「制御工学I, II」や「ロボティクス実験II」のテキストを参考にすることがある．その他の参考資料については授業中に適宜紹介する．

参考になるwwwページ

授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法

manaba+R,学生との直接対話

備考


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