ロボット運動制御｜シラバス情報

授業コード

521162

オムニバス

科目名

ロボット運動制御

科目名（英語）

Robot Motion Control

配当学年

2年

単位数

2.00単位

年度学期

2026年度秋学期

曜日時限

水曜4限

対象学科

先_ロボ

コース

科目区分

専門科目

必選の別

選択科目

担当者

山縣　広和

教室

1-205

実務家教員担当授業

授業の目的と進め方

本講義ではロボットを実環境で動作させるために必要となる運動制御の基礎について学ぶことを目的とする。具体的には、マニピュレータの運動解析や制御系の設計に必要とされるロボット工学の基礎的な座標変換、運動学や運動制御の基礎を修得する。さらに、3次元的な動作を行う水中ロボットについて、その用途と機能を理解し、設計および制御に必要となる基礎的な知識を修得する。

達成目標１

マニピュレータの基礎的な運動学が理解できる。【25%】

達成目標２

マニピュレータの基礎的な運動制御が理解でき、ロボットの軌道生成の計算ができる。【40%】

達成目標３

水中ロボットの設計および制御に必要となる基礎知識が理解できる。【35%】

達成目標４

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

授業ガイダンス、ロボットの概要

予習：制御工学、制御工学Ⅱ、機械工学概論、ロボット機構学の授業の内容を復習しておく（１時間）。
復習：ガイダンスの内容から、必要とされる、制御工学、機構学だけでなく、数学やプログラミング言語について見直す。（１時間）

第２回

ロボットの運動学（順運動学、座標変換）

予習：参考図書等からロボットの順運動学ついて調べる（１時間）。
復習：ロボットアームの座標変換について復習する（１時間）。

第３回

ロボットの運動学（同次変換行列）

予習：ロボットアームの順運動学の解き方について調べる（１時間）。
復習：同次変換行列を用いた座標変換について復習する（１時間）。

第４回

ロボットの運動学（逆運動学、ヤコビ行列）

予習：参考図書等からロボットのヤコビ行列について調べる（１時間）。
復習：ロボットアームの特異姿勢について復習する（１時間）。

第５回

ロボットの運動学（静力学解析）

予習：参考図書等から力のつり合いについて調べる（１時間）。
復習：ロボットアームの力学解析の基礎的な解析法について復習する（１時間）。

第６回

ロボットの運動制御

予習：ロボットアームの逆運動学の解法について調べる（１時間）。
復習：ロボット先端の軌道解析の数値計算法について復習する（１時間）。

第７回

理解度確認演習（中間試験）

予習：これまでの課題をやり直しておく（１時間）。
復習：演習内容について授業資料とノートを再読し、理解度を向上させておく（１時間）。

第８回

水中ロボット入門

予習：水中ロボットに関連したニュースについて調べる（１時間）。
復習：水中ロボットの目的、構造、制御法の概要を復習しておく（１時間）。

第９回

水中ロボットの要素技術（１）
全体構造と圧力容器

予習：資料をもとに水中ロボットを構成する構造材料を調査、もしくは予想する（１時間）。
復習：水中ロボットの種類と用途について確認する（１時間）。

第10回

水中ロボットの要素技術（２）
アクチュエータとセンサ

予習：資料をもとに、水中ロボットのアクチュエータとセンサについて調査する（１時間）。
復習：水中ロボットのアクチュエータやセンサの位置を確認しておく（１時間）。

第11回

水中ロボットの運動制御（１）
音響測位とデッドレコニング

予習：資料などをもとに水中ロボットの動作を確認し、イメージできるようにする（１時間）。
復習：水中ロボットの各機器類の名称と機能について再確認する（１時間）。

第12回

水中ロボットの運動制御（２）
センサフュージョンと自己位置推定

予習：パーティクルフィルタの概要について確認する（１時間）。
復習：水中ロボットの自己位置推定について復習する（１時間）。

第13回

水中ロボットの運用の実際
南極地域観測隊におけるAUV運用について

予習：南極の環境について調べる（１時間）。
復習：水中ロボットAUVの内容を理解しておく（１時間）。

第14回

授業の振り返り

予習：今までの授業資料やノートを読み返して、自分の苦手を把握する（１時間）。
復習：振り返りで、修得が不十分だと感じた内容について、授業資料とノートの再読をするとともに、演習問題や課題をやり直す（１時間）。

課題等に対するフィードバック

授授業の最初に前回の課題、感想に対してコメントする。

評価方法と基準

達成目標の到達度を授業中の課題などで評価する。
60点以上(100点満点)で合格とする。

テキスト

資料を配付する。

参考図書

・ロボティクスシリーズ８：ロボット機構学（改訂版）、永井清・土橋宏規共著、コロナ社（2023）、ISBN：978-4-339-04509-3
・わかりやすいロボットシステム入門（改訂3版）、松日楽信人・大明準治共著、オーム社（2020）、ISBN：978-4-274-22497-3
・海中ロボット、浦環・高川真一著、成山堂書店（1997）、ISBN:4-425-56041-8

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

ロボットに所望の運動をさせるためにはハードウェアとソフトウェアの両面を理解したうえで、外界とのインタラクションを定義する必要がある。すなわちロボットには、どのように動くのか（自由度・運動学）、どのように動かすのか(軌道生成)、どこにいるのか（自己位置推定）を用いた運動制御の必要性が出てくる。本講義では数学や機械力学、制御工学の知識を下敷きにして、ロボットアーム、水中ロボットを例に取り、ロボットの運動制御について学習を行う。

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」について復習をしておくこと。