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書籍詳細

電気・電子系 教科書シリーズ 8)

  ロボット工学

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白水俊次 元長野高専教授 理博 著

発行年月日:2009/07/10 , 判 型: A5,  ページ数:240頁

ISBN:978-4-339-01188-3,  定 価:3,240円 (本体3,000円+税)

ロボットの,人とのかかわりの深い存在への進化の要因である機械力学,電子,制御,情報,センサ,材料等の幅広い工学の進歩と連携について紹介する。パソコンによる表計算,行列計算,各種シミュレーションが取り入れられている。

【目次】

1.  歴史から見たロボット,ロボットとは何か
1.1  物語的逸話と工学的歴史の並存
1.2  近代史におけるロボット観の変遷

2.  産業用ロボット
1.  歴史から見たロボット,ロボットとは何か
1.1  物語的逸話と工学的歴史の並存
1.2  近代史におけるロボット観の変遷

2.  産業用ロボット
2.1  産業用ロボットの登場
2.2  産業用ロボットの基本概念
2.3  産業用ロボットの種類
2.4  産業用ロボットの基本構成
2.5  ロボット作業の指示方法

3.  ロボットのセンサ
3.1  人の五感に相当するセンサ
3.2  ロボットにおけるセンサの役割
3.3  触覚センサ
 3.3.1 ひずみゲージ
 3.3.2 圧力センサ
 3.3.3 近接センサ
 3.3.4 回転角度センサ
3.4  視覚センサ
 3.4.1 距離の計測
 3.4.2 画像の認識
演習問題

4.  ロボットの運動源・アクチュエータ
4.1  電気式モータの種類
 4.1.1 直流モータの構造と動作原理
 4.1.2 トルク定数
 4.1.3 逆起電力定数
 4.1.4 電気的時定数
 4.1.5 機械的時定数
 4.1.6 モータのパワーレート
4.2  交流モータ
 4.2.1 基本構造と動作原理
 4.2.2 同期速度
 4.2.3 同期モータ
4.3  ステッピングモータ
 4.3.1 PM型ステッピングモータ
 4.3.2 VR型ステッピングモータ
 4.3.3 ハイブリッド型ステッピングモータ
4.4  ロボットモータのフィードバック制御
 4.4.1 直流モータのPDフィードバック制御
 4.4.2 直流モータのPIDフィードバック制御
演習問題

5.  ロボットによる物体の位置と動きの検出
5.1  2次元画像から3次元画像情報の取得
 5.1.1 3次元実空間座標と画像センサ上2次元座標との関係
 5.1.2 カメラ定数の決定
 5.1.3 カメラ定数の算出方法
 5.1.4 左右のカメラ座標から実空間3次元座標の算出
5.2  静止画像に関する3次元画像取得アルゴリズムの実際
 5.2.1 ツールの3次元空間座標と二つのセンサ面に投影された2次元座標の関係
 5.2.2 3次元空間座標と2次元センサ面座標の相互変換式の検証
5.3  PCによる仮想実空間座標の観測
5.4  物体位置の動き検知方法
 5.4.1 テレビ撮像管および受像管の構造とメカニズム
 5.4.2 ビデオ信号の仕組み
 5.4.3 飛越し走査
5.5  3次元空間で動く物体位置の検出
 5.5.1 左右画像センサによる落体の撮像
 5.5.2 移動体の位置座標の算出
 5.5.3 PCによる仮想3次元空間におけるピンポン玉の軌跡の再現
 5.5.4 多フレームデータを利用した動特性の算出
演習問題

6.  ベクトルによる物体の位置と運動ならびに回転の解析
6.1  ベクトル
 6.1.1 ベクトルの基礎
 6.1.2 ベクトル空間と回転
 6.1.3 ベクトルの回転
 6.1.4 任意の軸のまわりの回転
 6.1.5 回転変換行列の性質
6.2  ベクトル解析の応用
6.3  CGへの応用
 6.3.1 アフィン変換
 6.3.2 平行投影
 6.3.3 斜投影
 6.3.4 透視投影
6.4  回転ベクトル
 6.4.1 角速度と角加速度ベクトル
 6.4.2 任意の軸を回る角速度ベクトル
 6.4.3 回転するベクトルの微分
 6.4.4 回転する変位ベクトルの微分
 6.4.5 回転する速度ベクトルの微分
 6.4.6 回転する角速度ベクトルの微分
 6.4.7 回転する角運動量ベクトルの微分
 6.4.8 慣性モーメント
演習問題

7.  立体機構の運動
7.1  伸縮と回転を行うベクトル
7.2  伸縮回転する速度ベクトルの微分
7.3  伸縮回転する角速度ベクトルの微分
7.4  伸縮回転運動する角運動量ベクトルの微分
7.5  ジャイロ効果
7.6  ニュートン・オイラー方程式
7.7  ニュートン・オイラー方程式の応用
7.8  平面ベクトルによる機構の解析
 7.8.1 平面ベクトル
 7.8.2 平面ベクトルの微分
 7.8.3 平面三角法の解法
演習問題

8.  マニピュレータの運動学解析
8.1  マニピュレータ空間姿勢の表示法
8.2  オイラー角
8.3  マニピュレータの表示方法
8.4  マニピュレータの順運動学
 8.4.1 3自由度マニピュレータ
 8.4.2 7自由度マニピュレータ
8.5  マニピュレータの逆運動学
 8.5.1 逆運動学の基本的解析法
 8.5.2 3自由度マニピュレータの逆運動学
8.6  マニピュレータの微小変位の解析
8.7  マニピュレータの動力学
 8.7.1 ニュートン・オイラー法による運動方程式
 8.7.2 2自由度マニピュレータの運動方程式
 8.7.3 順動力学問題
演習問題

引用・参考文献
演習問題解答
索引

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