ロボット工学入門

Introduction to Robotics

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松本　吉央、吉田　英一、保原　浩明、森　武俊、佐々木　智也、姜　琇仁、甲斐　健也

Tatsuya Kai, Hiroaki Hobara, Yoshio Matsumoto, Taketoshi Mori, Eiichi Yoshida, Tomoya Sasaki, Soo In Kang.

2026年度前期

2026年度

①First semester

水曜1限

Wednesday, 1st Period

先進工学部　機能デザイン工学科

Department of Medical and Robotic Engineering Design, Faculty of Advanced Engineering

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

ロボット工学の基礎分野に関する概論について、機能デザイン工学科の担当教員によるオムニバス形式で講義を行う。

本科目の目的は、広範なロボット工学の研究分野をオムニバス形式で入門的に学習・理解し、専門科目ならびに卒業研究への橋渡しを行うことである。機能デザイン工学科のカリキュラム・ポリシーにおける「基礎科学とデザイン思考を共通基盤として重視した教育を⾏い、それを足場としてナノメディスンとロボティクスを『ヒトのカラダを助ける工学』として応用するための専門知識を修得することで、正しい倫理観と豊かな⼈間性のもとに、イノベーションを産む⼈材を育成する」ことを目的とした科目である。

・ロボット工学における様々な研究分野を理解することができる。
・ロボット工学的な論理的思考能力を培うことができる。
・ロボット工学分野における先端的状況を把握しているとともに、最新研究動向について調査することができる。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

・１年次科目である「微分積分学１」「微分積分学２」「線形代数学１」「線形代数学２」「質点力学」「電磁気学」の内容について理解していることが望ましい。また、「機能デザイン工学実験１」「機能デザイン工学実験２」について、その内容を把握しているとともに実験の方法について理解し習得していることが望ましい。

課題に対する作文　Essay

課題に対する作文あるいはミニレポート（レポート課題）の作成を複数回設定する。

講義前に内容の概要について基本的な調べを行うとともに、講義終了後は学習内容の復習ならびに関連分野についてさらに調査を行うことが望ましい。

各分野ごとのレポート課題(75％)、ならびに総合レポート(25％)によって総合成績評価を行う。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

・第2回，第3回：Biomechanics of Movement: The Science of Sports, Robotics, and Rehabilitation，
    Thomas K. Uchida and Scott L. Delp 著，MIT Press，ISBN-13: 978-0253330581 ，400ページ，2021．
・第4回，第5回：システム制御へのアプローチ，杉江・大須賀著，コロナ社，ISBN-13: 978-4339033014，177ページ，1999．
・第6回，第7回：ディジタル画像処理[改訂第二版]，ディジタル画像処理編集委員会著，画像情報教育振興協会，ISBN-13: 978-4903474649，479ページ，2020.

全対面授業回の受講を原則とする。なお、成績評価点は「成績評価方法」に従う。 

[01] 第01回：ガイダンス・序論
        内容：本講義に関するガイダンスならびに序論を実施する。

[02] 第02回：生体力学
        内容：生体力学とは、機能解剖学、生体力学分析の手法（IMU、力センサ、モーションキャプチャ、オープンデータ）について学ぶ。

[03] 第03回：力学モデル
        内容：力学モデル（質点モデル、剛体リンクモデル、粘弾性モデル）、統計、特徴量抽出と基本的な実験技法について学ぶ。

[04] 第04回：制御工学１
        内容：制御工学とは、制御の種類、センサとアクチュエータ、PID制御、などの項目について学ぶ。

[05] 第05回：制御工学２
        内容：制御とモデル、ロボットに対する制御法、人工ポテンシャル法、などの項目について学ぶ。

[06] 第06回：視覚処理１
        内容：視覚機能とは，人の視覚と機械の視覚，カメラの原理，ロボットビジョンなどの項目について学ぶ。

[07] 第07回：視覚処理２
        内容：画像処理とは，画像認識，機械学習を用いた画像理解，深層学習と識別・分類・検知の関係などの項目について学ぶ。

[08] 第08回：センサ信号処理
        内容：信号処理とは，フーリエ級数，フーリエ変換，離散時間，畳み込み，サンプリング，パターン認識などの項目について学ぶ。

[09] 第09回：車輪型移動ロボット
        内容：車輪型ロボットの運動モデル、経路計画、外界認識などの要素技術、および自律移動システムの構築手法について学ぶ。

[10] 第10回：対話ロボット
        内容：音声認識、言語処理、対話処理、画像による人センシングなどの要素技術、および対話ロボットシステムの構築手法について学ぶ

[11] 第11回：サービスロボット
        内容：ヒューマンインタフェース、安全性など、サービスロボットのシステムインテグレーションに必要な項目と、その応用分野について学ぶ。

[12] 第12回：ロボット機構と運動１
        内容：ロボットを構成する要素と、その集合体としてのロボットの様々な機構について学ぶ。典型的なロボットとして、マニピュレータ (ロボットアーム) について解説する。

[13] 第13回：ロボット機構と運動２
        内容：ロボットに所望の動きをさせるために必要な理論として、運動学と逆運動学について概要を学ぶ。応用例として、ロボット歩行について説明する。

[14] 第14回：シミュレーションとプロトタイピング
        内容：VR/ARとは、現実空間のシミュレーション、ロボットのシミュレーション、プロトタイピングツールなどの項目について学ぶ。

[15] 第15回：総括
        内容：これまでの講義内容に関する総括を行う。

大学における研究・教育職の経験者のみならず、国立のトップレベル研究所におけるロボット研究、海外のロボット工学・情報工学研究機関での研究に携わったロボティクスに関わる多様な分野の研究者がオムニバス形式で授業を行う形式である。ロボット工学各分野のトップレベル研究者と最先端技術開発に取り組む若手研究者とが各人１〜２回担当で進める。

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Python

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