わかりやすい ロボットシステム入門 ―メカニズムから制御,システムまで― (改訂3版)ロボットシステムが包括的に理解できる定番教科書、待望の改訂!
人工知能技術に代表される知能化や開発環境の変化、 本書は、旧版の内容を見直し、これらの技術的・
はじめに 第2版にあたり 第3版にあたり 目次
1章 ロボットとメカトロニクス 1-1 ロボットとメカトロニクスの関係は 1-2 ロボットの定義 1-3 ロボットはシステム技術である 1-4 ロボットはどこに適用されているのか 1-5 ロボットの現状は トライアル1
2章 ロボットの形 2-1 ロボットはどんな形をしているのか 2-2 ロボットに必要な関節数は 2-3 ロボットと専用機械の違いは何か トライアル2
3章 ロボットのメカニズム 3-1 ロボットの関節はどうなっているのか 3-2 関節はどのように構成するのか 3-3 動力はどうやって関節へ伝えるのか 3-4 減速機の役割とは何か 3-5 ロボット用の減速機にはどのようなものがあるのか 1 遊星歯車減速機 2 ハーモニックドライブ減速機 3 内接式遊星歯車 4 ウォームギア 5 ボールねじ 3-6 減速機に求められる性能とは何か 1 小形高効率 2 バックドライブ 3 高剛性 4 バックラッシとヒステリシス 5 無負荷ランニングトルク 3-7 減速機を使わないロボットとは トライアル3
4章 ロボットのセンサ 4-1 位置・速度センサはロボット制御の基本 1 エンコーダ 2 ポテンショメータ 3 レゾルバ 4 タコジェネレータ 4-2 力センサはどうなっているのか 1 RCCデバイス 2 力検出の原理 3 6軸力センサ 4-3 近くのものを検出するには 1 うず電流式近接センサ 2 静電容量式近接センサ 3 光学式近接センサ 4 機械式リミットスイッチ 4-4 どうやって距離を測るのか 1 超音波式距離センサ 2 レンジファインダ 3 3 次元形状計測法 4 能動カメラ法 4-5 環境計測に必須な測域センサ 4-6 そのほかにどんなセンサがあるのか 4-7 センサと制御の関係はどうなっているのか トライアル4
5章 ロボットのアクチュエータ 5-1 アクチュエータにはどんな種類があるのか 1 アクチュエータの分類 2 油圧アクチュエータ 3 空気圧アクチュエータ 4 超音波モータ 5 SMA 6 FMA 5-2 電磁力モータをモデル化してみよう 5-3 サーボモータの特徴とは 5-4 モータ駆動部を設計してみよう 5-5 モータはどのように制御されているのか 1 モータのトルク(電流)制御 2 モータの速度制御 3 モータの位置制御 トライアル5
6章 ロボット関節のフィードバック制御 6-1 関節のモデル化とダイナミクスを知ろう 6-2 運動方程式のパラメータを同定しよう 6-3 位置・速度制御系を設計しよう 1 速度制御系の検討 2 位置制御系の設計 6-4 機械共振を考慮したモデル化と制御ゲインの関係 6-5 目標軌道生成とフィードフォワードの効果 1 台形加減速軌道とS字加減速軌道 2 フィードフォワードの効果 6-6 外乱オブザーバとは何か 6-7 振動抑制制御って,どうやるのか トライアル6
7章 ロボットの運動学 7-1 位置と姿勢の表現方法を知ろう 1 同次変換行列とは 2 オイラー角による変換 3 ロール・ピッチ・ヨー角による変換 4 単位クォータニオン(オイラーパラメータ)による変換 7-2 関節リンクパラメータはどこを表すのか 7-3 ピューマ形ロボットの順運動学を解こう 7-4 逆運動学-先端の位置から関節角を求めるには 7-5 ロボットのヤコビ行列とは何か 1 ヤコビ行列 2 静力学とヤコビ行列 3 ロボットアームの特異姿勢 トライアル7
8章 ロボットの運動制御 8-1 ロボットの位置制御はどうするのか 1 PTP制御 2 CP制御 3 多項式による逐次的軌道生成 8-2 ヤコビ行列を用いた逆運動学の解法とは 1 J~{-1}(逆ヤコビ行列)による逆運動学の解法 2 J^T(転置ヤコビ行列)による逆運動学の解法 8-3 ロボットの動的な位置制御を学ぼう 1 ロボット(多リンク系)の運動方程式 2 2自由度アームのダイナミクス 8-4 位置制御系に振動抑制制御を追加してみよう 8-5 これから重要となるロボットの力制御とは 1 インピーダンス制御の考え方 2 力制御 3 力センサを用いないスティフネス制御 4 動力学モデルに基づくセンサレス力・インピーダンス制御 トライアル8
9章 ロボットの知能化−自律制御と遠隔操作− 9-1 自律制御ロボットとは何か 9-2 ロボット言語で知能化を考えてみよう 9-3 遠隔操作形マニピュレータとは 9-4 マスタスレーブマニピュレータの制御とは 9-5 バーチャルリアリティとテレロボティクスの共通性は 9-6 遠隔操作か自律制御か トライアル9
10章 ロボットの課題と将来 10-1 ますます重要になるシステムインテグレーション 10-2 次世代ロボットとは 10-3 次世代ロボットの市場創出 10-4 要素技術の進歩 10-5 ネットワーク技術との融合は欠かせない 10-6 サービスロボットの標準化 トライアル10
トライアルの解答 参考文献 次に読むべき本 索引 |
目次
1 | |
3 | |
4 | |
5 | |
6 | |
8 | |
9 | |
22 ロボットに必要な関節数は | 13 |
63 位置速度制御系を設計しよう | 79 |
2 位置制御系の設計 | 84 |
64 機械共振を考慮したモデル化と制御ゲインの関係 | 86 |
65 目標軌道生成とフィードフォワードの効果 | 89 |
2 フィードフォワードの効果 | 92 |
66 外乱オブザーバとは何か | 94 |
67 振動抑制制御ってどうやるのか | 98 |
トライアル6 | 101 |
23 ロボットと専用機械の違いは何か | 14 |
トライアル2 | 15 |
3章ロボットのメカニズム | 17 |
32 関節はどのように構成するのか | 18 |
33 動力はどうやって関節へ伝えるのか | 19 |
34 減速機の役割とは何か | 24 |
35 ロボット用の減速機にはどのようなものがあるのか | 27 |
2 ハーモニックドライブ減速機 | 28 |
3 内接式遊星歯車 | 29 |
4 ウォームギア | 30 |
5 ボールねじ | 31 |
36 減速機に求められる性能とは何か | 32 |
4 バックラッシとヒステリシス | 33 |
5 無負荷ランニングトルク | 34 |
トライアル3 | 36 |
4章ロボットのセンサ | 37 |
2 ポテンショメータ | 39 |
4 タコジェネレータ | 40 |
42 力センサはどうなっているのか | 41 |
2 力検出の原理 | 42 |
3 6軸力センサ | 44 |
43 近くのものを検出するには | 46 |
2 静電容量式近接センサ | 47 |
3 光学式近接センサ | 48 |
44 どうやって距離を測るのか | 49 |
2 レンジファインダ | 50 |
3 3次元形状計測法 | 51 |
4 能動カメラ法 | 53 |
45 環境計測に必須な測域センサ | 54 |
46 そのほかにどんなセンサがあるのか | 55 |
トライアル4 | 57 |
5章ロボットのアクチュエータ | 59 |
2 油圧アクチュエータ | 60 |
3 空気圧アクチュエータ | 61 |
6 FMA | 62 |
52 電磁力モータをモデル化してみよう | 63 |
53 サーボモータの特徴とは | 64 |
54 モータ駆動部を設計してみよう | 67 |
55 モータはどのように制御されているのか | 70 |
1 モータのトルク電流制御 | 71 |
3 モータの位置制御 | 72 |
トライアル5 | 73 |
6章ロボット関節のフィードバック制御 | 75 |
62 運動方程式のパラメータを同定しよう | 77 |
7章ロボットの運動学 | 103 |
2 オイラー角による変換 | 105 |
3 ロールピッチヨー角による変換 | 107 |
4 単位クォータニオンオイラーパラメータによる変換 | 108 |
72 関節リンクパラメータはどこを表すのか | 110 |
73 ピューマ形ロボットの順運動学を解こう | 112 |
74 逆運動学先端の位置から関節角を求めるには | 114 |
75 ロボットのヤコビ行列とは何か | 117 |
2 静力学とヤコビ行列 | 120 |
トライアル7 | 123 |
8章ロボットの運動制御 | 125 |
2 CP制御 | 127 |
3 多項式による逐次的軌道生成 | 129 |
82 ヤコビ行列を用いた逆運動学の解法とは | 131 |
2 JT転置ヤコビ行列による逆運動学の解法 | 132 |
83 ロボットの動的な位置制御を学ぼう | 133 |
2 2自由度アームのダイナミクス | 135 |
84 位置制御系に振動抑制制御を追加してみよう | 137 |
85 これから重要となるロボットの力制御とは | 141 |
1 インピーダンス制御の考え方 | 142 |
2 力制御 | 144 |
3 力センサを用いないスティフネス制御 | 145 |
4 動力学モデルに基づくセンサレス力インピーダンス制御 | 146 |
トライアル8 | 150 |
9章ロボットの知能化自律制御と遠隔操作 | 151 |
91 自律制御ロボットとは何か | 152 |
92 ロボット言語で知能化を考えてみよう | 154 |
93 遠隔操作形マニピュレータとは | 155 |
94 マスタスレーブマニピュレータの制御とは | 156 |
95 バーチャルリアリティとテレロボティクスの共通性は | 159 |
96 遠隔操作か自律制御か | 160 |
トライアル9 | 161 |
10章ロボットの課題と将来 | 163 |
101 ますます重要になるシステムインテグレーション | 164 |
102 次世代ロボットとは | 165 |
103 次世代ロボットの市場創出 | 167 |
105 ネットワーク技術との融合は欠かせない | 168 |
106 サービスロボットの標準化 | 169 |
トライアル10 | 170 |
トライアルの解答 | 171 |
参考文献 | 194 |
次に読むべき本 | 201 |
207 | |
奥付 | 213 |