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メカトロニクス入門

科目
メカトロニクス入門
区分
機械システム学科科目群
授業コード
15050
開設セメスター
7S
曜日・時限
春 金/56
単位数
2単位
担当者名
鈴木 夏夫
授業の概要
機械工学(機構学、機械力学)と電気・電子工学(回路、インターフェース)の融合(統合)された分野が「メカトロニクス」で和製英語である。本講義では、主としてセンサ、アクチュエータなどの機械要素について話題提供を行うが、計算機(マイコン)およびマイコンとこれらの要素間のインターフェースについても解説を行う。
到達目標
メカトロニクスシステムの構成要素は何かを把握できること。個々の要素の役割が説明できること。電気系と機械系がどのように結合しているかを把握でき、システムとしての性能を説明できること。
授業計画
テーマ
内容
授業を受けるにあたって
第1回目
1.メカトロニクスとは? メカトロニクスとは何か?
定義と歴史、システム構成などについて学習する。
*メカトロニクスとは何か?
教科書 第1章「メカトロニクス序論」に対応
Keywords : メカトロニクス/メカニクス/エレクトロニクス/ロボット/工作機械/時計/カメラ/システム/制御
第2回目
2.センサ 1 メカトロニクス機器に使用されているセンサにはどのようなものがあるか?
位置/変位センサ、速度センサについて学習する。
*センサとは何か?
教科書 第2章「センサ」 2.1~2.3に対応
Keywords : センサ/精度/分解能/測定範囲/動特性/位置センサ/変位センサ/速度センサ/ポテンショメータ/エンコーダ/タコジェネレータ/デジタイザ
第3回目
3.センサ 2 加速度センサ、力/トルクセンサについて学習する。*サーボ用センサの理解
教科書 第2章「センサ」 2.4~2.5に対応
Keywords : 加速度センサ/力センサ/トルクセンサ/歪みゲージ/ブリッジ回路/
第4回目
4.アクチュエータ 1 アクチュエータとは何か?
種類(分類)および電磁石(動電アクチュエータ)、永久磁石について学習する。
*アクチュエータとは何か?
教科書 第3章「アクチュエータ」 3.1~3.2に対応
Keywords : アクチュエータ(actuator)/油圧式アクチュエータ/空気圧式アクチュエータ/電気式アクチュエータ/動電アクチュエータ/
第5回目
5.アクチュエータ 2 電気式モータのうち、DCサーボモータの動作原理について学習する。*サーボ用アクチュエータ
教科書 第3章「アクチュエータ」 3.3前半に対応
Keywords : DCサーボモータ
第6回目
6.アクチュエータ 3 DCサーボモータの制御系について学習する。現代制御論的な取り扱いとなる。*実用サーボアクチュエータ
教科書 第3章「アクチュエータ」 3.3後半に対応
Keywords : DCサーボモータ
第7回目
7.アクチュエータ 4 ACサーボモータ(同期サーボ・誘導サーボモータ)について学習する。*応用面から見たアクチュエータ
教科書 第3章「アクチュエータ」 3.4~3.5に対応
Keywords : ACサーボモータ/同期サーボモータ/誘導サーボモータ/ベクトル制御/ブラシレスサーボモータ/
第8回目
8.アクチュエータ 5ステッピングモータおよびその他の特殊モータについて学習する。教科書 第3章「アクチュエータ」 3.6~に対応
Keywords : ステッピングモータ/特殊モータ
第9回目
9.パワーエレクトロニクス 1アクチュエータの駆動回路の基本能動素子について学習する。できれば、映像メディアを用いて講義する予定。*電気・電子回路と回路素子(ダイオード、トランジスタなど)に関する基礎を学習する。
教科書 第4章「パワーエレクトロニクス」前書部分に対応
第10回目
10.パワーエレクトロニクス 2パワーエレクトロニクスの回路素子のうち、基本的なトランジスタの特性について説明する。教科書 第4章「パワーエレクトロニクス」4.1~に対応
第11回目
11.減速機構 1減速機の必要性とその基本(種類、特徴など)について学習する。さらに、線形変換機構の入出力関係、ダイレクトドライブ方式の話を行う。*減速機の必要性
教科書 第5章「機構」 5.1&5.3に対応
第12回目
12.減速機構 2非線形変換機構の入出力関係、DDロボットの開発話*減速機構や動力伝達機構の特徴と設計への応用
教科書 第5章「機構」 5.2に対応
第13回目
13.マイコン 1マイコンの構成、プログラミング言語、インターフェースおよびマイコンインターフェース用の電気的要素について学習する。教科書 第6章「マイクロコンピュータ」 6.1~6.3に対応
第14回目
14.マイコン 2マイコンを用いたモータの制御の実際について学習する。教科書 第6章「マイクロコンピュータ」 6.4~6.5に対応
第15回目
15.試験基礎を確認するために試験を行う。範囲は全般的

教科書
土谷武士,深谷健一 共著、「メカトロニクス入門」第2版、森北出版(株)、2004、
ISBN4-627-94422-5.
参考文献
必要に応じて紹介する
成績評価方法
期末試験および出席状況
そのほか受講者への指示/メッセージ
機械と電気の両方の知識が要求されるが「習うより馴れる」ようにすること。

更新日:01/12/2008
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