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わかりやすい ロボットシステム入門 ―メカニズムから制御,システムまで―(改訂3版)

ロボットシステムが包括的に理解できる定番教科書、待望の改訂!

人工知能技術に代表される知能化や開発環境の変化、掃除ロボットの普及、サービスロボットの実用化、自動運転関連技術の進展など、ここ数年、ロボットやその技術を取り巻く環境は大きく変化しています。
本書は、旧版の内容を見直し、これらの技術的・社会的な変化を取りこみつつ、ロボットシステムの基礎から応用技術までを丁寧に解説します。

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はじめに
第2版にあたり
第3版にあたり
目次
1章 ロボットとメカトロニクス
 1-1 ロボットとメカトロニクスの関係は
 1-2 ロボットの定義
 1-3 ロボットはシステム技術である
 1-4 ロボットはどこに適用されているのか
 1-5 ロボットの現状は
 トライアル1
2章 ロボットの形
 2-1 ロボットはどんな形をしているのか
 2-2 ロボットに必要な関節数は
 2-3 ロボットと専用機械の違いは何か
 トライアル2
3章 ロボットのメカニズム
 3-1 ロボットの関節はどうなっているのか
 3-2 関節はどのように構成するのか
 3-3 動力はどうやって関節へ伝えるのか
 3-4 減速機の役割とは何か
 3-5 ロボット用の減速機にはどのようなものがあるのか
  1 遊星歯車減速機
  2 ハーモニックドライブ減速機
  3 内接式遊星歯車
  4 ウォームギア
  5 ボールねじ
 3-6 減速機に求められる性能とは何か
  1 小形高効率
  2 バックドライブ
  3 高剛性
  4 バックラッシとヒステリシス
  5 無負荷ランニングトルク
 3-7 減速機を使わないロボットとは
 トライアル3
4章 ロボットのセンサ
 4-1 位置・速度センサはロボット制御の基本
  1 エンコーダ
  2 ポテンショメータ
  3 レゾルバ
  4 タコジェネレータ
 4-2 力センサはどうなっているのか
  1 RCCデバイス
  2 力検出の原理
  3 6軸力センサ
 4-3 近くのものを検出するには
  1 うず電流式近接センサ
  2 静電容量式近接センサ
  3 光学式近接センサ
  4 機械式リミットスイッチ
 4-4 どうやって距離を測るのか
  1 超音波式距離センサ
  2 レンジファインダ
  3 3 次元形状計測法
  4 能動カメラ法
 4-5 環境計測に必須な測域センサ
 4-6 そのほかにどんなセンサがあるのか
 4-7 センサと制御の関係はどうなっているのか
 トライアル4
5章 ロボットのアクチュエータ
 5-1 アクチュエータにはどんな種類があるのか
  1 アクチュエータの分類
  2 油圧アクチュエータ
  3 空気圧アクチュエータ
  4 超音波モータ
  5 SMA
  6 FMA
 5-2 電磁力モータをモデル化してみよう
 5-3 サーボモータの特徴とは
 5-4 モータ駆動部を設計してみよう
 5-5 モータはどのように制御されているのか
  1 モータのトルク(電流)制御
  2 モータの速度制御
  3 モータの位置制御
 トライアル5
6章 ロボット関節のフィードバック制御
 6-1 関節のモデル化とダイナミクスを知ろう
 6-2 運動方程式のパラメータを同定しよう
 6-3 位置・速度制御系を設計しよう
  1 速度制御系の検討
  2 位置制御系の設計
 6-4 機械共振を考慮したモデル化と制御ゲインの関係
 6-5 目標軌道生成とフィードフォワードの効果
  1 台形加減速軌道とS字加減速軌道
  2 フィードフォワードの効果
 6-6 外乱オブザーバとは何か
 6-7 振動抑制制御って,どうやるのか
 トライアル6
7章 ロボットの運動学
 7-1 位置と姿勢の表現方法を知ろう
  1 同次変換行列とは
  2 オイラー角による変換
  3 ロール・ピッチ・ヨー角による変換
  4 単位クォータニオン(オイラーパラメータ)による変換
 7-2 関節リンクパラメータはどこを表すのか
 7-3 ピューマ形ロボットの順運動学を解こう
 7-4 逆運動学-先端の位置から関節角を求めるには
 7-5 ロボットのヤコビ行列とは何か
  1 ヤコビ行列
  2 静力学とヤコビ行列 
  3 ロボットアームの特異姿勢
 トライアル7
8章 ロボットの運動制御
 8-1 ロボットの位置制御はどうするのか
  1 PTP制御
  2 CP制御
  3 多項式による逐次的軌道生成
 8-2 ヤコビ行列を用いた逆運動学の解法とは
  1 J~{-1}(逆ヤコビ行列)による逆運動学の解法
  2 J^T(転置ヤコビ行列)による逆運動学の解法
 8-3 ロボットの動的な位置制御を学ぼう
  1 ロボット(多リンク系)の運動方程式
  2 2自由度アームのダイナミクス
 8-4 位置制御系に振動抑制制御を追加してみよう
 8-5 これから重要となるロボットの力制御とは
  1 インピーダンス制御の考え方
  2 力制御
  3 力センサを用いないスティフネス制御
  4 動力学モデルに基づくセンサレス力・インピーダンス制御
 トライアル8
9章 ロボットの知能化-自律制御と遠隔操作-
 9-1 自律制御ロボットとは何か
 9-2 ロボット言語で知能化を考えてみよう
 9-3 遠隔操作形マニピュレータとは
 9-4 マスタスレーブマニピュレータの制御とは
 9-5 バーチャルリアリティとテレロボティクスの共通性は
 9-6 遠隔操作か自律制御か
 トライアル9
10章 ロボットの課題と将来
 10-1 ますます重要になるシステムインテグレーション
 10-2 次世代ロボットとは
 10-3 次世代ロボットの市場創出
 10-4 要素技術の進歩
 10-5 ネットワーク技術との融合は欠かせない
 10-6 サービスロボットの標準化
 トライアル10
トライアルの解答
参考文献
次に読むべき本
索引