開講教室: 634 (5/18のみ18F会議室 )
開講時間: 概ね17:00〜19:00
教科書 [Text]: 機械力学(原文雄著,裳華房),ロボット制御基礎論(吉川恒夫著,コロナ社)
参考書:なし
採点基準: 試験50%,発表50%
連絡事項: 隔年(通年)でロボット制御基礎論(2024)と機械力学(2023)を交互にやります.+輪講で論文サーベイ

主な内容:

  • 機械力学(Dynamics of Machinery):
    機械の設計において,振動を考えることは非常に重要である.物体には外部から力を加え続けなくても振動を起こす現象がある.音叉は叩くと,音の高さが一定となる固有振動数で振動し続ける.全ての物体はこのような固有振動数を持っている.ビルの固有振動数と同じ地震波が続くと,ビルの揺れは大きくなり,やがて崩壊する.橋の固有振動数と同じ周波数で風によるカルマン渦が発生すると橋は崩落する.車の固有振動数と同じ周波数で,でこぼこ道路が車を上下運動させると極めて乗り心地が悪くなるだけでなく,部品の破損や事故に繋がる.このように,固有振動数と外力の周波数が一致したときに振幅が大きくなる現象を共振と呼ぶ.また,外からの力だけでなく,内部に取り付けられた往復運動や回転運動の周波数と固有振動数が一致しても同様の共振が起こる.共振周波数を避ける機械設計は,危険回避の点から極めて重要である.一方で,楽器は共振により大きな音色を奏でる.ジャンプロボは固有振動数と,階段の周波数を一致させることにより効率よく階段昇降する.ハエは共振周波数を利用して効率よくはばたいている.あえて共振周波数に合わせた設計から利益が得られる場合もある.崩壊を避けるために外力の周波数を避けた固有振動数となる設計にする,振幅を増幅させて効率のよい運動を作り出すために動力の周波数と固有振動数を一致させて設計するなど,機械システムにおいては,固有振動数を考慮した設計が求められる.企業が機械力学を理解している設計者を必要とする理由がここにある.

 

  • ロボット制御基礎論:
    ロボットの手(や足)を制御するために,手先(や足先)と関節の関係を式として記述する必要がある.ここでは,リンクマニピュレータに着目し,(1)手先位置/姿勢と関節角度の関係,および,手先速度/角速度と関節角速度の関係を定式化する運動学(Kinematics),(2)手先の力やモーメントと関節トルクの関係を定式化する静力学(Statics),(3)系にかかる力やモーメントから未来の運動を予測する動力学,を学ぶ.加えて,(4)関節変数から手先の状態を求める順問題(Forward problem)と,(5)与えられた手先の状態を満足する関節変数を求める逆問題(Invberse problem)を理解する.さらには,手(足)デザイン,運動軌跡設計のために重要となる(6)可操作性(Manipulabiloity)について学習する.

スケジュール2023前期

  • 4月13日(木):機械力学
  • 4月20日(木):機械力学
  • 4月27日(木):論文サーベイ(濱,落合,谷口)
  • 5月11日(木):機械力学
  • 5月18日(木):論文サーベイ(角村,坂本,岡田)
  • 5月25日(木):論文サーベイ(白石,池知,梅澤)
  • 6月1日(木):機械力学
  • 6月8日(木):機械力学
  • 6月15日(木):機械力学
  • 6月22日(木):機械力学
  • 6月29日(木):機械力学
  • 7月6日(木):論文サーベイ(山本,内田,藤田)
  • 7月13日(木):論文サーベイ(久保,常世田,その他)

スケジュール2023後期

  • 9月21日(木):統計,多変量解析
  • 9月28日(木):統計,多変量解析
  • 10月5日(木):論文サーベイ(花田,坂本耀介)
  • 10月12日(木):統計,多変量解析
  • 10月19日(木):論文サーベイ(月野,冷泉)
  • 10月26日(木):論文サーベイ(菊地,前田,可知)
  • 11月2日(木):論文サーベイ(髙澤,福田)
  • 11月9日(木):統計,多変量解析
  • 11月16日(木):未定(休講?)
  • 11月23日(木):統計,多変量解析
  • 11月30日(木):論文サーベイ(長峰,大倉)
  • 12月7日(木):統計,多変量解析
  • 12月14日(木):統計,多変量解析

お知らせ 2023:

  • 機力のマニュアルは,研究室のページ SoftWare&Documents にあります.
  • 生体工学(ロボット制御基礎論)の資料は,研究室のページ SoftWare&Documents にあります.
  • 統計と多変量解析のテキストは,研究室のページ SoftWare&Documents にあります.
  • 論文発表できない場合は,必ず次の人と交渉して交代してください.次の人は事前に準備してください.ex. 5/25発表の人は,5/18までに準備しておくこと.順番は話し合って変更していいです.
  • 論文輪講は,30分発表,30分議論を目安に資料を作成してください.自分の関連研究で,面白そうなものを紹介してください.
  • 機械力学はプログラムしながら勉強しますので,C++がコンパイルできる&paraviewが使えるPCを用意してください.去年のつづき.オープンソースのためのプログラミング

資料: