1 ロボットの歴史、基本構成、動かし方

内容
ロボットの歴史、基本構成、動かし方
和歌山大学システム工学部
光メカトロニクス学科
丸典明
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ロボットとは？
ロボットの歴史（ＳＦ，工学）
ロボットの基本構成
ロボットの動かし方
ロボットとは？
ロボットの歴史（ＳＦの世界）
 ロボットは、人間の有している機能を機械的に
実現した複合システム
 ロボットの語源：チェコ語の働く人
 １９２１年、チェコの劇作家カレルチャペックが創作劇
ＲＵＲ（ロッサム万能ロボット製造会社）の中で使用し
たのが最初
 科学者であるロッサム氏が、人類を労働から解放す
るためにロボット製造工場を作ったが、ロボットに感
情を与えたために反抗の精神を発達させ、ついには
人間を全て殺す。
 ロボット三原則（アイザックアシモフ）
 ロボットは、人間に危害を加えてはならず、また人間に危害
が加えられるのを見過ごしてはならない。
 ロボットは、第1条に反しない限り人間に服従しなければな
らない。
 ロボットは、第1条と第2条の原則に反しない限り、自身の
生命を守らなければならない。
ＳＦのロボット
 鉄腕アトム、鉄人28号、マジンガーＺ
 ガンダム、、ドラエもん
 Ｒ２Ｄ２，Ｃ３ＰＯ，ターミネータ、、、
ロボットの歴史（工学の世界）
 1954 特許「Programmed Article Transfer」（米国、
ジョージデボル）－現在の産業用ロボットの制御方式（教示
再生方式）の概念に関するもの1962年、ユニメート（アメリ
カ、ユニメーション社）が最初
 1962ユニメート、バーサトラン（米国、ユニメーション社、
AMF社）－概念を実現した最初の産業用ロボット
 1967 日本にAMF社のロボットが輸入
 1968 国産のロボットの製作
 1980 ロボットの普及元年（自動車工場）
 自動車工場のスポット溶接に大量に投入
 アーク溶接、塗装、組立てなどに拡大
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人間と共存するロボット
 1996年、ヒューマノイドロボットＰ２（ホンダ）
 1999年、ＡＩＢＯ（ソニー）
 2000年、ＡＳＩＭＯ，ＳＤＲ－３Ｘ
 人間の代わりに作業（ＡＳＩＭＯ）
 アミューズメント（ＡＩＢＯ，ＱＲＩＯ）
 コミュニケーション（アクトロイド）
 必要な技術
－安全性（柔らかさ）
－人間とのコミュニケーション
（言葉、ジェスチャ、表情）
ロボットの基本構成
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腕：マニピュレータ
筋肉：アクチュエータ
手：ハンド
足：移動機構（歩行型、車輪型）
感覚：センサ（視覚、触覚、聴覚、
味覚、嗅覚、平衡覚、体勢覚）
 頭脳：コンピュータ、制御装置
腕
筋肉
 マニピュレータ(アーム）
 アクチュエータ
－電気式モータ（AC,DC)
－空気圧、油圧シリンダー
－人工筋肉（空気圧ゴム、ＤＥ
Ａ：誘電エラストマ）
 任意の位置と姿勢（最低6自由度）
 人間
 ６自由度以上（冗長）
手
足
 ハンド
 移動機構
 2本（開閉のみ）
 多指（３本、５本）
 エンドエフェクタ（産業用ロボット）
 歩行型
 2足歩行、４足歩行、６足歩行、…
 車輪型
 ２輪＋補助輪、２輪倒立型、全方向移動、…
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感覚
頭脳
 センサ
 コンピュータ
 PC(OS:RT-Linux)
 マイコン（H8,SH2,SH4,…）
 制御装置
 五感
 視覚、触覚（力覚）、聴覚、(味覚、嗅覚)
 平衡覚（ジャイロ）
 体勢覚（エンコーダ）
ロボットの動かし方
運動学（逆運動学）
 運動学（逆運動学）
 動力学（逆動力学）
 運動制御
 関節角に対する手先の位置、姿勢
 フィードバック、フィードフォワード、力制御、学習制御
 腕の動かしかた
x  l1 cos q1  l2 cos q2
 教示再生方式、センサーフィードバック制御
y  l1 sin q1  l2 sin q2
 歩行のしかた
 ＺＭＰ規範、ＣＰＧ規範、（準）受動歩行
 知能
 古典的知能、行動型知能、学習
動力学（逆動力学）
運動制御
 運動方程式：F=ma
M(q)qh(q,q)g(q) u
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フィードバック
フィードフォワード
力制御
学習制御
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腕の動かしかた
教示再生方式
 教示再生方式
 教示
 再生
 センサーフィードバック制御
 関節座標系
 作業座標系
視覚フィードバック
バッティングロボット（人間:100km）
バッティングロボット（ピッチングマシン：
160km）
歩行のしかた
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ＺＭＰ規範(ASIMO)
ＣＰＧ規範(鉄犬）
（準）受動歩行
軍事用（ＢＩＧＤＯＧ）
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ＡＳＩＭＯ
鉄犬
受動歩行
ＢＩＧＤＯＧ
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