ロボット開発実験Ⅱ ｜シラバス情報

授業コード

520237

オムニバス

科目名

ロボット開発実験Ⅱ

科目名（英語）

Robot design and experiment II

配当学年

2年

単位数

2単位

年度学期

2025年度秋学期

曜日時限

金曜3限、金曜4限

対象学科

先_ロボ

コース

科目区分

専門科目

必選の別

必修科目

担当者

望月　典樹、中里　裕一、樋口　勝、大久保　友幸

教室

8-102、18-101

実務家教員担当授業

担当教員（望月）は、AI検査装置メーカーにおいて、ヒューマンマシンインタフェース設計に関する実務経験を有する。その経験を活かし、センサ計測からバーチャル環境での操作性評価までの基礎を理解できるよう指導する。
担当教員（大久保）は、通信機メーカーや電気部品メーカーにおいて、組込システムを用いた製品開発の実
務経験がある。この経験を活かし、学生が知能ロボットソフトウェアについて興味を持って学べるようにする。

授業の目的と進め方

ロボットの機構や制御に関する基礎的な実験を通して、ロボット開発に必要な知識・技術を実践的に修得することを目的とする。また、座学で修得してきた機械系、電気系、情報系の知識を基にレポート作成することで、実験結果を考察し、それを図表と文章を用いて適確に表現する方法を修得することを目的とする。
少人数の班に分かれて３週間で完結する４つの実験テーマを順番に取り組み、その結果をレポートにまとめ提出する。

達成目標１

モータの動作および特性について実験を通して理解し、説明することが出来る。【25%】

達成目標２

リンク機構の運動精度について実験を通して理解し、説明することが出来る【25%】

達成目標３

知能ロボットで使用されるソフトウェアについて実験を通して理解し、説明することができる。【25％】　

達成目標４

ヒューマンマシンインタフェースの構築から操作性評価までの流れを実験を通して理解し、説明することが出来る。【25%】

達成目標５

達成目標６

達成目標７

アクティブラーニング

ディスカッション

ディベート

グループワーク

○

プレゼンテーション

○

実習

○

フィールドワーク

○

その他課題解決型学習

授業計画

授業時間外課題（予習および復習を含む）

第１回

ガイダンス【全員】

予習：「ロボット開発実験I」の内容を復習しておく。(1時間)
復習：実験の進め方を確認し、実験機および開発環境を動作確認する。(2時間)

第２回

PID制御によるモータ制御　その１　【中里】　

【予習】「制御工学I」など古典制御に関するテキストや参考図書をよく読んで復習しておくこと（2時間）。
【復習】ＰＩＤ制御によるモータの制御に関する１回目の実験結果をまとめ、考察しておくこと（2時間）。　　

第３回

PID制御によるモータ制御　その２　【中里】

【予習】モータや周辺制御装置に関する理解をテキストや配布資料をよく読んで理解しておくこと（2時間）。
【復習】ＰＩＤ制御によるモータの制御に関する２回目の実験結果をまとめ、考察しておくこと（2時間）。　

第４回

PID制御に関する報告書の作成　【中里】

【予習】2回行った実験を振り返り、理解できていない箇所は関連書籍や配布資料等をよく読み、理解して、報告書にまとめること(4時間)、
【復習】２回の実験結果を報告書にまとめ完成させること。指示があった場合は、それに従い修正・加筆し完成度を高めること。（2時間）　　

第５回

リンク機構の運動解析　その１
Visual Basic.netを用いたリンク機構の運動解析とグラフ作成　【樋口】

_【予習】Visual Studioをインストールしておくこと。Visual Basic.netのプログラミング方法や構文を調べておくこと。（２時間）
【復習】実験時間内に完成できなかった課題を完成させておくこと。作成したプログラムの解析結果をエクセルで読み込みグラフを作成しておくこと。（2時間）　　

第６回

リンク機構の運動解析　その２
PCとArduinoを用いたLEDの点灯制御とラジコンサーボモータの制御　【樋口】

【予習】Arduino IDEをインストールしておくこと。また、Arduino互換機用のUSBドライバーをインストールしておくこと。Arduinoのプログラミング方法および構造を理解しておくこと。（2時間）
【復習】時間内に完成できなかった課題を完成させておくこと。（2時間）　

第７回

リンク機構の運動解析　その３
４節リンク機構の実験　【樋口】　

【予習】配布資料を見て、４節リンク機構の実験に必要なプログラムを作成しておく。（２時間）
【復習】４節リンク機構の実験結果のグラフを作成、およびそこから読み取れることのまとめと考察を行い、実験レポートを作成しておくこと。（2時間）

第８回

知能ロボット制御(1)
Linux環境での操作　【大久保】　

【予習】知能ロボット制御で多く使用されるLinux環境について調べておく（2時間）　
【復習】実験で操作した概念と操作について理解を深めておく（2時間）

第９回

知能ロボット制御(2)
ロボット用OS(ROS)の操作【大久保】

【予習】知能ロボットで多く使用されるロボット制御OSであるROSについて調べておく（2時間）
【復習】ROSの概念を理解し考察しておく（2時間）

第10回

知能ロボット制御(3)
ロボット用OS(ROS)によるシミュレーション【大久保】

【予習】知能ロボット制御用OS(ROS)を使用したシミュレーション環境についてあらかじめ調べておく（2時間）
【復習】シミュレーションで使用したRvizやGazeboについて理解を深めておく（2時間）

第11回

ヒューマンマシンインタフェースの構築と操作性評価（１）
ロードセルとRaspberry Pi Picoを用いた力計測【望月】

【予習】Thonnyをインストールし、Pythonの基礎（変数、print文、基本的な制御構造など）を学修しておくこと。（200分）
【復習】授業で扱ったPythonプログラムを復習し、処理の流れを理解しておくこと。また、ロードセルおよび計装アンプの原理を整理しておくこと。（200分）

第12回

ヒューマンマシンインタフェースの構築と操作性評価（２）
計測値の補正とUnity連携【望月】

【予習】Unity HubおよびUnityをインストールし、C#の基礎文法とUnityの基本操作を学修しておくこと。また、シリアル通信の仕組みを調べておくこと。（200分）
【復習】計測値の補正計算の手順を整理し、補正前後の測定データをグラフ化すること。さらに、授業で扱ったUnityにおけるシリアル通信プログラムを復習し、理解を深めておくこと。（200分）

第13回

ヒューマンマシンインタフェースの構築と操作性評価（３）
バーチャル物体の操作とFittsの法則による性能比較【望月】

【予習】Fittsの法則について調べ、操作性評価の指標（移動時間、誤差、スループット）の意味を理解しておくこと。（200分）
【復習】授業で得られた実験データを整理し、Fittsの法則に基づくグラフや数値の意味を考察すること。また、ロボティクスとヒューマンマシンインタフェースとの関係について理解を深めておくこと。（200分）

第14回

講評【全員】

実験で行った内容を整理し疑問点などをまとめておく。（2時間）

課題等に対するフィードバック

実験中の作業については直接指摘する形でフィードバックする。
レポート作成に関しては提出レポートにコメントの形で記入する。

評価方法と基準

達成目標の到達度を課題レポート(100%)で評価する。4つの課題を通して60点(100点満点)以上で合格とする。

テキスト

実験実施要領を各担当教員から配布する。

参考図書

各担当教員が指定する。

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

これまで座学として理解してきた機械工学、制御工学の知識を活用し、制御の実際に触れる。各種センサのはたらきや仕組みを理解し、今後のロボット開発に資する。

履修登録前の準備

「制御工学Ⅰ」、「制御工学Ⅱ」、「ロボット機構学」、「プログラミング言語」の修得が望ましい。また、「ロボット開発実験Ⅰ」の内容をよく復習しておくこと。