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
32285:ロボット制御システム(5T) 2023 秋セメスター 月2 理工学部 加古川 篤、馬 書根 2

キャンパス

BKC

授業施設

コラーニングⅠ　３０４号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

マニピュレータ、移動ロボット、生物型ロボット等を例にとって、ロボットの要素、力学、運動制御理論、実際のシステムの設計、コントローラの開発にいたるプロセスについて、例を交えて講義する。

なお、２０２３年度には、新型コロナ感染BCPレベルに応じて対面授業、オンライン授業、オンディマンド授業を行うことにする。そのため、ネットワークにアクセスできる環境が必要不可欠である。

受講生の到達目標

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が理解できることを目標とし、特にコンピュータを用いた実時間制御の考え方と実装法が理解できる。

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、ロボット実験IIは最も関連が深い。
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
1(オンライン授業)

ロボット制御システム（イントロ）

・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
※下記の授業スケジュールは、BCPレベル1～2を想定して記載しています

2 (対面授業)

ロボット制御システムの構築

４足ロボットを例にして、その制御システムを構築するために必要な、運動計画、運動学、ハードウェア、ソフトウェアについて説明を行う。

3〜5 (3対面; 4＆5オンラインとオンデマンド)

ロボットのアクチュエータとロボット用センサー

アクチュエータとして、
・電気式モータ
・空気圧モータ、油圧式モータ
・ニューアクチュエータ
センサーとして、
・内界センサー
・外界センサー
について説明と復習を行う。
オンデマンド授業の資料は授業開始時間までに manaba＋R にアップします。

6〜7 (6対面, 7対面)

モータ制御システム

・モータ単体の制御システム概要
・センサー読み込みユニット設計
・モータドライバー設計
・MOUによる制御システム
オンデマンド授業の資料は授業開始時間までに manaba＋R にアップします。

8〜9 (8対面,9オンデマンド)

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
・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
オンデマンド授業の資料は授業開始時間までに manaba＋R にアップします。

10

ロボット制御システムの制御系実装実例

４足ロボットの制御システム
を例にして、制御システムの設計を説明する。

11〜12

ロボット制御システムの制御系実装実例

・４足ロボットの制御システム
・水陸両用ロボットの制御システム
・管内移動ロボットの制御システム
・蛇型ロボットの制御システム
など、実例を用いて、制御システムの設計を説明する。
オンデマンド授業の資料は授業開始時間までに manaba＋R にアップします。

13〜14

ROS: Robot Operating System

・ROSとは？
・ROSの構成
・ツールとパッケージ
オンデマンド授業の資料は授業開始時間までに manaba＋R にアップします。

15

ロボット制御システムの実時間制御とまとめ

・ロボット制御通信
・ロボット制御システムの設計に注意すること

授業実施形態

BCP停止の場合は、BCPレベル0～2の記載どおりに授業が行われます。
During the suspension period of BCP, classes will be as described in BCP levels 0-2.

【BCPレベル1~2の場合 / In the case of BCP level 1-2】
・このBCPレベルにおいて、対面授業を中心にして、オンラインとオンディマンド授業の形態を併用する。方法としては、授業時間にmanaba-Rにアップした資料を元にして学ぶ。１回目にZOOMによる説明、２回目に対面授業、３回、６回、７回、８回、１０回、１３回、１５回（変更可能性あり。授業時及び掲示板で知らせを行う）にも対面授業を行い、１回、４回、１１回にオンライン授業、残りは資料をダンロードし任意の時間に自分で勉強する。

【BCPレベル3~4の場合 / In the case of BCP level 3-4】
・このBCPレベルにおいて、授業をWebのみで行うことにする。方法として、オンディマンド（授業時間にmanaba-Rにアップした資料をダンロードし任意の時間に学習すること）を中心にして、何回か必要に応じてZOOMによる説明をも行う。そのため、ネットワークにアクセスできる環境が必要不可欠である。

注意としては、できるだけ皆さんが一緒に勉学できるために録画した動画のアップがないこと；しかし、希望者には対面講義も自宅からWebで受講できるようにする予定である。

授業外学習の指示

実際のロボットの開発などについては見学可能です。気軽にご連絡ください。ただし、感染拡大の状況も考慮し、不可な場合もある。

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験（筆記） 0

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）		 100

出席状況、プロジェクトレポート課題
（Manaba+Rに提出します）
を用いて総合的に評価する。

成績評価方法(備考)

力学I,II、制御工学I,II、ロボット機構学、材料力学I、機械製図、アクチュエータ工学、センサ工学、プログラミング演習、ロボット運動制御で学んだ言葉や理論式が多く出現する。

受講および研究に関するアドバイス

講義に参加しなければレポートを作成することはできないので注意すること。

教科書

教科書(使用頻度、その他補足)

様々な要素を講義するため、単独の教科書はない。
詳しく知りたいところは参考書で各自が補強すること。

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」と「ロボット実験II」のテキストを参考する。その他の参考書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


【科目ナンバリング・カリキュラムマップはこちらから/Click here to see the Curriculum-Map and Course-Numbering】
URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/