2025年度前期後半メカトロニクス実践演習1

曜日・時限 金曜日3時限,金曜日4時限 期別 前期後半 週時間数 0
ナンバリング EH230906
開講学科等 工学部-電子機械工学科
教員名 鄭 聖熹
鄭 聖熹
職務履歴

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小川 勝史
小川 勝史
職務履歴

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目的

メカトロニクス基礎演習2で製作した2輪型移動ロボット筐体に制御基板及びセンサ計測基板を搭載し、モータ制御/物理量計測を実践的に体験します。ロボット・メカトロニクスにおけるアクチュエータ制御技術及びセンシング技術の基本を理解し、それらが応用できる実用的な知識を身に付けます。

授業計画

授業回 形式 学修内容 学修課題
1 A 演習の概要説明 事前学修 ・シラバスを読んで演習の目的と到達目標を確認しておく。
・メカトロ基礎演習2での演習内容を振りかえておく。(0.5時間)
事後学修 ・演習の制御部分の概要説明を再度確認する。
・演習の計測部分の概要説明を再度確認する。(0.5時間)
2 C 組み込みプログラミングの基礎 事前学修 ・ESP32ボードとArduino IDEについて調べておく。
・1年次で学習したC言語の書き方を復習しておく。
・C言語の関数の書き方について調べておく(0.5時間)
事後学修 ・ESP32ボード、Arduino IDEについて復習する。
・演習で作成したプログラムを理解し、自分で書けるように復習する。(0.5時間)
3 C 車輪を回す、角度を測る
車輪の角度、角速度をPID制御する
事前学修 ・PWM駆動とは何か調べておく。
・DCモータの駆動原理について調べておく。
・エンコーダとは何か調べておく。
・エンコーダを用いた回転角度の計測原理を調べておく。
・PID制御について調べておく(0.5時間)
事後学修 ・授業で示されたサンプルプログラムを理解し、自分でかけるようにする。(0.5時間)
4 C 車輪を回す、角度を測る(課題演習)
車輪の角度、角速度をPID制御する(課題演習)
事前学修 ・授業で示されたサンプルプログラムを改良し、実行結果を確認してみる。(0.5時間)
事後学修 ・課題のプログラムを完成する。(0.5時間)
5 C ロボットカーの直線距離と旋回角度を制御する
事前学修 ・直線運動時の速度、移動距離の関係について調べておく。
・回転運動時の角速度、旋回角度の関係について調べておく(0.5時間)
事後学修 ・授業で示されたサンプルプログラムを理解し、自分でかけるようにする。(0.5時間)
6 C ロボットカーの直線距離と旋回角度を制御する。(課題演習)
事前学修 ・授業で示されたサンプルプログラムを改良し、実行結果を確認してみる。(0.5時間)
事後学修 ・課題のプログラムを完成する。(0.5時間)
7 C ロボットカーのXY位置と速度を計測する 事前学修 ・三角関数を復習しておく。
・三角関数がロボットカーのXY位置を求めるのにどのように使われるか考えてみる。(0.5時間)
事後学修 ・授業で示されたサンプルプログラムを理解し、自分でかけるようにする。(0.5時間)
8 C ロボットカーのXY位置と速度を計測する(課題演習) 事前学修 ・授業で示されたサンプルプログラムを改良し、実行結果を確認してみる。(0.5時間)
事後学修 ・課題のプログラムを完成する。(0.5時間)
9 C IMUセンサで車体の3D姿勢を計測する。 事前学修 ・移動平均によるデータ処理について学修し、計測プログラムを作成する。
・加速度、角速度について調べておく。
・移動平均について調べておく。(0.5時間)
事後学修 ・演習で書いたプログラムの動きを理解し、自分で書けるように復習する。
・IMUと移動平均について復習する。(0.5時間)
10 C IMUセンサで車体の3D姿勢を計測する。(課題演習) 事前学修 ・授業で示されたサンプルプログラムを改良し、実行結果を確認してみる。(0.5時間)
事後学修 ・課題のプログラムを完成する。(0.5時間)
11 C ロボットの動作を作る 事前学修 ・フローチャートについて調べておく(0.5時間)。
事後学修 ・授業で示されたフローチャートを理解し、自分でかけるようにする。(0.5時間)
12 C 移動ロボットの走行チャレンジ1
(難易度1)
事前学修 ・移動ロボットの走行制御プログラムについて復習しておく。
・各センサーを用いた計測プロブラムについて復習しておく。(1時間)
事後学修 ・チャレンジ課題が未解決の場合は、解決できるまで引き続き取り組む。
・チャレンジ課題を解決した場合は、各自のプログラムを整理する。(1時間)
13 C 移動ロボットの走行チャレンジ2
(難易度2)
事前学修 ・移動ロボットの走行制御プログラムについて復習しておく。
・各センサーを用いた計測プロブラムについて復習しておく。
・前回のチャレンジのプログラムの動きを理解しておく。(1時間)
事後学修 ・チャレンジ課題が未解決の場合は、解決できるまで引き続き取り組む。
・チャレンジ課題を解決した場合は、各自のプログラムを整理する。(1時間)

授業形式記号

  • A:一斉授業(通常の講義)
  • B:問題発見・解決学習、プロジェクト学習
  • C:体験、実験、実習、演習など
  • D:調査 分析、解析など
  • E:ものづくり、作品制作
  • F:グループワーク(ディスカッション・ディベートを含む)
  • G:プレゼンテーション
  • H:地域・企業 連携型学習
  • I:その他

到達目標

〇2024年度以降入学生
下記、記載のカリキュラムマップを参照。
https://www.osakac.ac.jp/about/policy/faculty/
※各学科/専攻名称のカリキュラムポリシー下段の
 「カリキュラムマップ」よりご確認ください。

〇2023年度以前入学生
修得する資質・能力:知識・理解力【DP-H-1-1】
・移動ロボットの走行制御に必要な基本要素技術について理解できる。
・移動ロボットをプログラミングで走行制御することができ、それを応用することができる。
修得する資質・能力:汎用的技能【DP-H-2-1】
・他の学生と協力して問題を解決することができる。
修得する資質・能力:総合的な学習経験と創造的思考力【DP-H-4-1】
・与えられた課題を創造的思考力を持って解決することができる。

評価方法と評価観点

評価方法 配点合計知識・理解力応用力コミュニケーション力態度・志向性創造力 合計
定期試験またはレポート試験 0%
小テスト、小論文 0%
グループワーク 0%
プレゼンテーション 0%
レポート、宿題 0%
授業での姿勢(ノート、質疑など) 50% 50% 30% 20% 100%
作品、パフォーマンス(実技、実演) 50% 30% 50% 20% 100%
その他1(具体的に: 0%
その他2(具体的に: 0%
100% 25% 30% 25% 20% 0% 100%

教科書・参考書

プリント

オフィスアワー

木曜日5限、A号館3階30号室(鄭)、32号室(小川)

その他

・学科の受講推奨科目であるため、必ず受講すること。
・演習では、1年後期のメカトロニクス基礎演習2で制作したロボットキットを用いる。
・2年後期のメカトロニクス実践演習2の選修科目である。

実務経験のある教員による授業科目