内容紹介
最新事例まで含めてメカトロニクスを概観できる定番教科書。さらなる充実の改訂3版！
ロボット・メカトロニクス関連学科を対象とした教科書シリーズの1巻として発行し、好評を博した教科書の改訂3版。
改訂2版発行から7年が経過し，この間ヒューマノイドロボットやEV技術などの技術進展には著しいものがあります。また、5Gや人工知能などの周辺分野との関連についても学ぶことが必要となってきました。今回の改訂では、図や写真を多用した解説、各章冒頭の「学習のポイント」、章末の「理解度チェック」「演習問題」など、読者が理解度を確認しながら読み進められる構成は活かしつつ、前記の事項を踏まえて全体的な内容の見直しを図り、より時代に即した教科書となるようまとめました。
このような方におすすめ
ロボット・メカトロニクス関連学科に所属する大学1、2年生
目次
主要目次
1章 序 論
2章 メカトロニクスのためのシステム論
3章 センサ
4章 アクチュエータ
5章 コンピュータ
6章 機械設計
7章 制御器設計
8章 制御器の実装
9章 解 析
10章 上位システムの設計
11章 UMLとシステム開発
演習問題解答
索 引
詳細目次
1章 序 論
1.1 私たちのメカトロニクス社会
1.2 メカトロニクスの関連技術
1.3 メカトロニクスシステムの見方と本書の構成
理解度Check
2章 メカトロニクスのためのシステム論
2.1 システムとは
2.2 モデリング
2.3 システムのアナロジー
2.4 システムの特性と解析
[1] ラプラス変換
[2] ラプラス変換の性質
[3] 伝達関数
[4] インパルス応答
[5] ステップ応答
[6] 伝達関数の極と応答時間
[7] 2次遅れ系
理解度Check
演習問題
3章 センサ
3.1 ロボット・メカトロニクスシステムとセンサ
[1] 身近な機器に使われているセンサ
[2] センサの入力と出力
[3] 内界センサと外界センサ
3.2 国際単位系
[1] センサの入出力量と単位
[2] SIの7個の基本単位
[3] 国際単位（SI）の使い方
3.3 ロボット・メカトロニクスに使われる代表的なセンサ
[1] 位置センサ
[2] 変位センサ
[3] 加速度センサ
[4] 姿勢センサ
[5] 力センサ
[6] 距離センサ
[7] 視覚センサ
3.4 センサの変換方式
[1] エネルギー変換型とエネルギー制御型
[2] 物理法則とセンサ
3.5 センサの信号処理
[1] 測定環境による誤差
[2] センサの静特性
[3] センサの動特性
理解度Check
演習問題
4章 アクチュエータ
4.1 ロボット・メカトロニクスシステムとアクチュエータ
[1] 油圧アクチュエータ
[2] 空気圧アクチュエータ
4.2 ロボット・メカトロニクスに使われるアクチュエータ
[1] 直流モータ
[2] 交流モータ
[3] ステッピングモータ
4.3 アクチュエータの応用技術
[1] アクチュエータの最適化
[2] 直列弾性アクチュエータ
理解度Check
演習問題
5章 コンピュータ
5.1 コンピュータのハードウェア
5.2 コンピュータのソフトウェア
5.3 プログラムの実行
5.4 データの表現
5.5 論理演算と組合せ回路
理解度Check
演習問題
6章 機械設計
6.1 機械要素
[1] 軸 受
[2] リンク
[3] 減速機構
6.2 加工法と工作機械の種類
[1] 切削加工
[2] 成形加工
[3] 接合加工
[4] 熱処理・表面処理
[5] 特殊加工
6.3 CAD/CAM/CAE
6.4 設計および製図
[1] 機械製図
[2] 材料の強度と安全性
理解度Check
演習問題
7章 制御器設計
7.1 制御系の設計手順
7.2 制御理論の歴史
7.3 ブロック線図
7.4 システム構造
[1] フィードバック
[2] フィードフォワード
[3] 線形システム，非線形システム
[4] 連続時間システム，離散時間システム
7.5 周波数における制御系設計
[1] 周波数伝達関数
[2] ボード線図
[3] フィードバック系と一巡伝達関数
[4] ゲイン余裕と位相余裕
[5] 時間応答と周波数特性の調整指針
[6] PID 制御系と限界感度法
理解度Check
演習問題
8章 制御器の実装
8.1 ロボット制御に必要な信号処理
8.2 組込みマイコン
[1] 組込みマイコンの必要性
[2] 組込みマイコンのソフトウェア
8.3 実時間制御
[1] 実時間処理
[2] リアルタイムOS
[3] リアルタイム制御用プロセッサ
[4] 組込みコントローラのシステム化
[5] バイラテラル制御と制御演算時間
8.4 制御器のシステム化
[1] 制御システムの階層性
[2] ロボットの制御システム
理解度Check
演習問題
9章 解 析
9.1 信号からの情報抽出
9.2 信号解析
[1] 周期信号と正弦波
[2] フーリエ級数展開
[3] フーリエ変換
9.3 周波数解析の応用
理解度Check
演習問題
10章 上位システムの設計
10.1 ロボットのタスクプランニング
10.2 ロボットのモーションコントロール
[1] 座標系と参照軌道
[2] ラグランジュの方法による運動方程式の導出
[3] 軌道追従型の制御系設計
10.3 ヒューマノイドロボットの設計
[1] 機械ハードウェアの基本設計
[2] 制御システムの基本設計
[3] 制御ソフトウェアの基本設計
10.4 自動車開発
[1] 自動車と制御
[2] 電気自動車の構成
[3] 電気自動車の制御開発
[4] 電気自動車のモータ制御
理解度Check
演習問題
11章 UMLとシステム開発
11.1 UMLとは
[1] ユースケース図とアクティビティ図
[2] クラス図とオブジェクト図
[3] ステートマシン図
[4] シーケンス図
11.2 組込みシステムの開発事例
理解度Check
演習問題
演習問題解答
索 引
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