| 科目名 |
メカトロニクス２ |
| 担当教員 |
井上 喜雄,芝田 京子 |
| 対象学年 |
4年 |
クラス |
学部：専門001 |
| 講義室 |
Ａ１０４ |
開講学期 |
１学期 |
| 曜日・時限 |
火２,金２ |
単位区分 |
選択 |
| 授業形態 |
一般講義 |
単位数 |
2 |
| 準備事項 |
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| 備考 |
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| 授業の詳細1 |
授業の目的：
「メカトロニクス（Mechatronics）」は，機械工学（Mechanics）と電子工学（Electronics）を合成した和製英語が世界で使われるようになった日本発の用語である．ロボット，自動車（ハイブリッドカー），工作機器，家電製品などの知能化された機械は，リンクやギアなどの機械要素を組み合わせるだけでなく，センサやアクチュエータを組み込み，信号処理し，コンピュータで制御するなど，システム化することにより複雑な動作を実現していて，これらを支える技術がメカトロニクスである．つまり，メカトロニクスは，機械工学，機構学，電気電子工学，情報工学，制御工学などを総合した複合的な学問である．
本授業では，メカトロニクス機器によく用いられるA/D変換、D/A変換，マイコン制御などに関して具体的な内容を学習したのち，メカトロニクス機器を設計するに際して重要となる理論と現象について学ぶ．
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| 授業の詳細2 |
授業の進め方：
前半ではA/D変換、D/A変換の方法、その実現回路，およびマイコンの基礎、マイコン制御について、ハードウエア、ソフトウエア両面から学習し，後半では，メカトロニクス機器の本質の理解に必要な基礎式や機械系と電気系の間でのエネルギーの流れについて学ぶ．適当な頻度で演習と宿題を課して，学習内容の習熟度をチェックする．その結果は成績評価の一部に反映する．
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| 授業の詳細3 |
達成目標
（１）A/D変換、D/A変換の方法、その実現回路を説明できる。
（２）マイコンの基礎を理解し、マイコン制御について、ハードウエア、ソフトウエア両面から基本的事項を説明できる。
（３）機械系，電気系，制御系の各領域での基礎式および全体系への統合の考え方，機械系と電気系の相似則を理解する．
（４）機械系と電気系におけるエネルギーの流れを理解する
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| 授業の詳細4 |
講義計画
1〜2 A/D変換、D/A変換
コンピュータを使ってロボットを制御するには、アナログ量とデジタル量の両方を扱わなければならない。そこで、アナログとデジタルについて概説した後、A/D変換、D/A変換の方法について学習する。さらに、これらを実現する回路を理解する。実現回路にはいろいろな種類、方法があるが、メカトロニクス1で修得したオペアンプを用いた回路を中心に学習していく。
3〜7 マイコン制御
マイコンの種類、基本構成、各部の役割について学習した後、ロボット制御に必要な入出力、A/D入力、D/A出力、センサ、モータなど、周辺機器とマイコンをつなぐインターフェイス回路を学習する。また、制御プログラミングについても学習する。
8〜11 メカトロニクス分野での理論と現象１
メカトロニクス機器を構成する機械系，電気系，制御系の各領域での基礎式（微分方程式）について学習したのち，それぞれの系のパラメータが，物理的にどのようない意味を持つかを学ぶ．次に．それらの領域を結びつける重要な関係式の意味を理解し，メカトロニクス機器全体を記述する微分方程式について理解する．また，機械系と電気制御系との相似除則についても学ぶ．
12-〜14 メカトロニクス分野での理論と現象２
DCモータにより接続されている機械系と電気系におけるエネルギーの流れを理解する．電気系の電源から電気回路に投入されるエネルギー，電気回路で消費されるエネルギー，モータを通して機械系に伝達されるエネルギー，機械系で消費されるエネルギーなどの関係について学習する．また，逆に，DCモータが発電機として作用し，機械系で加えられた仕事が電気系にどのように伝達され，消費されるかについて学ぶ．エネルギー伝達の例として，電気自動車などで用いられているエネルギー回生のメカニズムについて学習する．
15 ここまでの講義内容の理解度の確認
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| 授業の詳細5 |
参考書：
・「メカトロニクス入門」(土谷武士・深谷健一, 森北出版，ISBN-10: 4627944225)
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| 授業の詳細6 |
成績評価：
試験，授業中の課題や宿題のレポートを総合して評価する．
AA：達成目標に関して，現象の本質を理解できる．
Ａ：すべての達成目標をおおむね理解できる．あるいは達成目標の大半に関して，現象の本質を理解できる．
Ｂ：達成目標の大半をおおむね理解できる．
Ｃ：達成目標について，必要最小限のことが理解できる
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| 授業の詳細7 |
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| 授業の詳細8 |
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| 授業の詳細9 |
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| 授業の詳細10 |
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