About this ebook
ヒューマノイドロボットをベースとして、できるだけ数式を用いずに、図でわかりやすく説明したロボット工学の入門書です。
前半の章では、ロボットの歴史や構造から、モータやセンサ、機構や制御までを体系的に学習します。後半の章では、パーツの作成から組み立て、モーション作成までのロボットの作り方を解説します。
高校・専門学校・高専・大学などで、実習製作に利用できる内容です。また、通読することでロボティクスの全体像を俯瞰して理解できるため、各技術を深く学ぶ前の一冊としてもオススメです。
第2版は、2007年に発行された初版の基本的な構成はそのままに、10年のうちに著しく変化した情報を更新・追加しました。製品スペックなどの情報を最新のものに差し替え、また、実習で使用する部品も2018年現在容易に入手できるものに変更し、板金だけでなく3Dプリンタによる制作方法も追加しました。さらに、深層学習などにより飛躍的に進歩した分野について、「Chapter 9 ネットワークによる連携と発展」を新設しています。
はしがき・目次
Chapter 1 はじめに
1.1 ロボットとは？
1.2 ロボットの三つの構成要素
1.2.1 知覚・認識系
1.2.2 判断・立案系
1.2.3 機構・制御系
Chapter 2 ロボットの歴史
2.1 古代のロボットから現在のロボットに至るまで
2.1.1 自動人形
2.1.2 19世紀の芸術と技術
2.1.3 日本のあやつり・からくり人形
2.1.4 20世紀のSFに登場するロボット
2.1.5 現代のロボット
2.2 産業用ロボット
2.2.1 マニピュレータと産業用ロボット
2.2.2 産業用ロボットに関する標準化
2.3 知能ロボット
Chapter 3 ロボットのしくみ
3.1 人間型ロボットの構成
3.1.1 行動のための運動機能
3.1.2 環境認識のためのセンサ
3.1.3 認識から運動へ
3.2 人間に近づくロボット
3.2.1 人間に近い情報処理の流れ
3.2.2 人間に近づくセンサ
3.2.3 人間に近づく腕
Chapter 4 モータ
4.1 モータの基礎
4.1.1 磁石と磁界
4.1.2 電流による磁界
4.1.3 磁界内の電流
4.2 さまざまなモータ
4.2.1 直流モータ
4.2.2 ステッピングモータ
4.2.3 交流モータ
4.3 サーボシステム
4.3.1 サーボシステムの基本構成
4.3.2 R/Cサーボモータ
4.4 運動と力
4.4.1 回転運動と往復運動
4.4.2 力，トルク，出力
4.4.3 リンク機構
4.5 その他のアクチュエータ
4.5.1 直動アクチュエータ
4.5.2 振動アクチュエータ
Chapter 5 センサ
5.1 センサの概要
5.2 外界センサ（カメラ，超音波センサ，マイクロフォン，レンジファインダ）
5.2.1 CCDカメラ（視覚センサ，全方位センサ）
5.2.2 マイクロフォン（聴覚センサ）
5.2.3 タッチセンサ（触覚センサ）
5.2.4 超音波センサ（距離センサ）
5.3 内界センサ（温度計，エンコーダ，電圧計）
5.3.1 ポテンショメータ（接触式角度センサ）
5.3.2 光学式ロータリエンコーダ（非接触式角度センサ）
5.3.3 タコメータ（角速度センサ）
5.3.4 ジャイロセンサ（方位角センサ）
Chapter 6 機構と運動
6.1 ロボットを動作させるための関節機構
6.1.1 直行座標ロボット
6.1.2 円筒座標ロボット
6.1.3 極座標ロボット
6.1.4 多関節ロボット
6.2 動作の生成
6.3 移動機構
6.3.1 車輪移動の基本構造
6.3.2 ロボット用移動機構
6.3.3 脚による移動機構
Chapter 7 情報処理
7.1 コンピュータの基本構成
7.1.1 コンピュータ処理の流れ
7.1.2 コンピュータの基本構成
7.2 コンピュータの基本動作
7.2.1 命令実行の流れ
7.2.2 コンピュータの限界
7.3 CPU
7.3.1 CPUの発達
7.3.2 コンピュータの選びかた
7.4 プログラム開発
7.5 コンピュータによる制御
7.5.1 制御システムの構成
7.5.2 モータの制御のプログラミング
7.6 人間型ロボットのプログラミング
Chapter 8 行動の計画と実行
8.1 古典的アーキテクチャ
8.2 反射行動に基づくアーキテクチャ
8.3 反射行動に基づくアーキテクチャの具体例
8.4 計画行動
8.4.1 計測や移動の誤差
8.4.2 観測時間
8.4.3 人間による誘導
Chapter 9 ネットワークによる連携と発展
9.1 ネットワーク技術の発展
9.1.1 コンピュータ通信発展の歴史的経緯
9.1.2 有線ネットワークと無線ネットワーク
9.2 ロボットへのネットワークの搭載
9.3 クラウドサーバと連携したロボット
9.4 ネットワークで繋がった世界IoT
Chapter 10 ロボット製作実習
10.1 ロボットを動かすためのソフトウェア RobovieMaker2
10.1.1 動作環境
10.1.2 RobovieMaker2のインストール
10.1.3 PCへのCPUボードの接続
10.1.4 ロボットプロジェクトの作成
10.1.5 基本操作
10.1.6 CPUボードとサーボモータ1個を接続して動かす
10.2 モーション作成実習
10.2.1 サーボモータの位置補正について
10.2.2 基準ポーズについて
10.2.3 サーボモータの位置補正を行う
10.2.4 歩行モーションの作成
10.2.5 歩行モーションにおけるポーズの実行順序
10.3 アルミ加工
10.3.1 材料
10.3.2 工具
10.3.3 アルミ板金の作業工程
10.3.4 各板金の寸法データ
10.4 ロボットの組立て（アルミ加工）
10.4.1 必要な部品
10.4.2 ロボットの組立て
10.5 3Dプリンタ
10.5.1 材料
10.5.2 工具
10.5.3 3Dプリンタでの作業工程
10.6 ロボットの組立て（3Dプリンタ）
10.6.1 必要な部品
10.6.2 ロボットの組立て
Chapter 11 おわりに
11.1 結局，ロボットってなに？
11.2 ロボットへの期待
11.3 現在のロボット
11.4 家庭用ロボット
11.5 ロボットが必要な未来の世界
Appendix 高校の授業でロボットを作る
A.1 ロボット産業を支える技能人材の育成
A.2 工業高校におけるロボット学習の概要
A.3 2足歩行の克服
A.4 足の改良
A.5 成果発表会（デモンストレーション）
A.6 成果発表会（ロボット操作体験の指導）
A.7 ロボット学習の評価
A.8 用語の理解について
A.9 総括
参考文献・索引
