ロボット運動工学

Robotic Motion Engineering

9985123

85AFROB306

吉田　英一

Eiichi Yoshida

2026年度後期

2026年度

②Second semester

火曜3限

Tuesday, 3rd 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

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

ロボットに所望の運動をさせるには、まず多数の関節の関節を持つ構造による運動の数学的・物理的な表現を理解し、そのうえで運動を計画し制御するシステムを構成する必要がある。この講義では、数学的準備から始めて、「モデルベース」のロボットの運動の計画と制御に関する一連の基盤的な数学・物理的理論体系とその応用について説明する。適宜、数値計算ソフトウェア等を用いた演習も取り入れて理解を深める。

多自由度ロボットの運動の記述し、制御するための数学的・物理的な基礎知識を習得することを第一の目的とする。この原理に基づき、運動生成に必要な基盤理論を身に着け、基本的なロボットマニピュレータの制御の枠組みを習得する。
これにより、本学科のカリキュラム・ポリシーに定める「基礎科学とデザイン思考を習熟した上で、ナノメディスンとロボティクスの専門知識を修得した創造性豊かな人材の輩出を目指すとともに、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」目的に貢献する。

対象とするロボットについて、数学的・物理的モデルに基づいて、その運動を記述することができる。また、そのモデルを利用して、運動計画や制御のアルゴリズムを構成することができる。

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/​​​

微分積分学や線形代数、質点力学などの基礎理論に加え、これまで履修したロボット工学関連の授業の内容について、復習しておくことが望ましい。

実習　Practical learning／-

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各回の講義内容を１時間程度復習し、内容を理解しておくこと。理解の確認のための演習問題を課すことがある。

レポート・演習 (40%)・試験 (60%)
レポートは出席回のみ採点対象とする。

・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

N

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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/

・細田： 「実践ロボット制御」  オーム社
・梶田： 「ヒューマノイドロボット」 オーム社
・内山、中村：「ロボットモーション」 岩波書店

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」に従うこととする。

1. ロボット運動工学 概説
ロボット運動の生成に必要な基礎知識、本講義の計画、具体的な応用例に関する説明
2. 剛体の運動学の基礎
ロボット運動の理解に重要な数学的知識としての剛体の位置と姿勢の表現
3. ロボットの運動学
複数の関節で構成されるロボット対して、与えられた関節角度に対する手先の位置・姿勢の計算
4. ロボットの逆運動学
目的の手先位置・姿勢を実現するロボットの関節角の計算
5. 微分運動学と冗長自由度
手先の位置・姿勢の速度と関節角速度の関係のヤコビ行列による表現、これを用いた逆運動学の計算と冗長な自由度を持つロボットへの適用
6. ロボットの静力学
   微分運動学に基づくアーム型ロボット機構の静力学
7. 中間試験
学習の理解のための中間試験
8. 剛体の動力学
剛体の運動を記述する運動方程式
9. ロボット機構の動力学
複数の関節からなるロボットの運動方程式、動力学
10. モーションプランニング I
ロボットを初期位置から目的位置に移動させる経路を計画する手法の基礎
11. モーションプランニング II
各種手法と全身運動計画等への応用
12. 軌道生成
ロボットの制約を考慮した時間軌道の生成
13. ロボット運動制御 I
ロボットに目的の運動をさせるための基本的なフィードバック制御手法
14. ロボット運動制御 II
最適制御など先進的制御技術のロボットへの応用
15. 達成度評価 (期末試験)

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MATLAB/Simulink／-

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