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はじめてのロボット工学 ―製作を通じて学ぶ基礎と応用―

はじめてのロボット工学 ―製作を通じて学ぶ基礎と応用―

二足歩行ロボットの製作をとおしてロボット工学の基本がわかる

 ヒューマノイドロボットをベースに、できるだけ数式を用いずに図で説明したロボット工学の入門書。ロボットの歴史や構造から、モータやセンサ、貴校や制御まで体系的に理解できる。
 後半の章で、アルミ加工からモーション作成までのロボットの作り方を解説。実習製作にも利用できる内容。
Chapter1 はじめに
 1.1 ロボットとは?
 1.2 ロボットの三つの要素
  1.知覚・認識系
  2.判断・立案系
  3.機構・制御系
Chapter2 ロボットの歴史
 2.1 古代のロボットから現在のロボットに至るまで
  1.自動人形
  2.19 世紀の芸術と技術
  3.日本のあやつり・からくり人形
  4.20世紀のSFに登場するロボット
  5.現代のロボット
 2.2 産業用ロボット
  1.マニピュレータと産業用ロボット
  2.産業用ロボットに関する標準化
 2.3 知能ロボット
Chapter3 ロボットの仕組み
 3.1 人間型ロボットの構成
  1.行動のための運動機能
  2.環境認識のためのセンサ
  3.認識から運動へ
 3.2 人間に近づくロボット
  1.人間に近い情報処理の流れ
  2.人間に近づくセンサ
  3.人間に近づく腕
Chapter4 モータ
 4.1 モータの基礎
  1.磁石と磁界
  2.電流による磁界
  3.磁界内の電流
 4.2 さまざまなモータ
  1.直流モータ
  2.ステッピングモータ
  3.交流モータ
 4.3 サーボシステム
  1.サーボシステムの基本構成
  2.R/C サーボモータ
 4.4 運動と力
  1.回転運動と往復運動
  2.力・トルク・出力
  3.リンク機構
 4.5 その他のアクチュエータ
  1.直動アクチュエータ
  2.振動アクチュエータ
Chapter5 センサ
 5.1 センサの概要
 5.2 外界センサ(カメラ,超音波センサ,マイクロフォン,レンジファインダ)
  1.CCD カメラ(視覚センサ,全方位センサ)
  2.マイクロフォン(聴覚センサ)
  3.タッチセンサ(触覚センサ)
  4.超音波距離センサ(距離センサ)
 5.3 内界センサ(温度計,エンコーダ,電圧計)
  1.ポテンショメータ(接触式角度センサ)
  2.光学式ロータリエンコーダ(非接触式角度センサ)
  3.タコメータ(角速度センサ)
  4.ジャイロセンサ(方位角センサ)
Chapter6 機構と運動
 6.1 ロボットを動作させるための関節機構
  1.直交座標ロボット
  2.円筒座業ロボット
  3.極座標ロボット
  4.多関節ロボット
 6.2 動作の生成
 6.3 移動機構
  1.車輪移動の基本構造
  2.ロボット用移動機構
  3.脚による移動機構
Chapter7 情報処理
 7.1 コンピュータの基本構成
  1.コンピュータ処理の流れ
  2.コンピュータの基本構成
 7.2 コンピュータの基本動作
  1.命令実行の流れ
  2.コンピュータの限界
 7.3 CPU
  1.CPU の発達
  2.コンピュータの選び方
 7.4 プログラム開発
 7.5 コンピュータによる制御
  1.制御システムの構成
  2.モータの制御のプログラミング
 7.6 人間型ロボットのプログラミング
Chapter8 行動の計画と実行
 8.1 古典的なアーキテクチャ
 8.2 反射行動に基づくアーキテクチャ
 8.3 反射行動に基づくアーキテクチャの具体例
 8.4 計画行動
  1.計測や移動の誤差
  2.観測時間
  3.人間による誘導
Chapter9 ロボット製作実習
 9.1 ロボットを動かすためのソフトウェアRobovieMaker for VS-RC003
  1.動作環境
  2.RobovieMaker for VS-RC003 のインストール
  3.PC へのCPU ボードの接続
  4.ロボットプロジェクトの作成
  5.基本操作
  6.CPU ボードとサーボモータ一1 個を接続して動かす
 9.2 モーション作成実習
  1.サーボモータの位置補正について
  2.基準ポーズについて
  3.サーボモータの位置補正を行う
  4.歩行モーションの作成
  5.歩行モーションにおけるポーズの実行順序
 9.3 アルミ加工
  1.材料
  2.工具
  3.アルミ板金の作業工程
  4.各板金の寸法データ
 9.4 組立て
  1.必要な部品
  2.ロボットの組立て
 9.5 高校の授業でロボットを作る
  1.ロボット産業を支える技能人材の育成
  2.工業高校におけるロボット学習の概要
  3.2 足歩行の克服
  4.足の改良
  5.成果発表会(デモンストレーション)
  6.成果発表会(ロボット操作体験の指導)
  7.ロボット学習の評価
  8.用語の理解について
  9.総括
Chapter10 おわりに
 10.1 ロボットって何?
 10.2 ロボットへの期待
 10.3 現在のロボット
 10.4 家庭用ロボット
 10.5 ロボットが必要な日本の将来