天アキ25mm

7 編 メカトロニクス・ロボティクス
企画・編集

執 筆 者

荒 尾 真

樹

大 築 康 生大 場 光太郎

梶 谷誠

小 菅 一弘菅 野 重 樹鈴 森 康 一谷 江 和雄平 井 成

興古 谷 克 司

水 川

三 宅 徳

久

芦 田極

新 井 健 生池 田 博 康石 黒浩

一 色 正男

稲葉 清右衛門

江 沢太 田順大 築 康

生

大 場 光太郎

大 原 賢 一大 道 武生尾 崎 文夫

小 田 高 広梶 田 秀 司

加 藤

晋

神 田 崇

行

久保田 直 行

倉 爪

黒 河 治

久

桑 田亨

小 島 史 夫

小 菅 一 弘

小森谷

清

柴 田 崇

徳

菅 野 重 樹杉 正 哲 也

杉 本 浩

一鈴 木 高宏鈴 森 康 一瀬 戸 文 美

高 瀬 國

克

高 辻 利

之谷 江 和 雄

谷 川 民 生鄭心

知寺 本 圭一冨 沢 哲 雄

冨 田 良 幸中 里 保史中 嶋 勝

己則 次 俊 郎長谷川秦清治平 井 成

興平 田 泰 久藤 江 正 克藤 岡 久也

増 田 良介松 本治

馬 渕 普 之三 浦

純

村 田智

矢 野 智 昭山 田 陽 滋横小路 泰義吉 川 恒夫

米 川隆

米 澤

米 田完

和 田 一

義

目

次第 1章 総真朗

亮

勉

実論

1・1 ロボティクス …………………………………1
1・1・1 語源………………………………………1

1・2 メカトロニクス ………………………………91・2・1 語源………………………………………9

1・1・2 ロボットの定義…………………………1

1・2・2 定義………………………………………9

1・1・3 ロボット研究の動機……………………1

1・2・3 メカトロニクス的問題解決の構造

1・1・4 学問の名称………………………………2
1・1・5 ロボットの構成要素……………………2…………………………………………10
1・2・4 期待されるメカトロニクス技術者

1・1・6 ロボットの形と機能……………………4

像 ………………………………………11

1・1・7 ロボットとサービス機能………………4

1・2・5 メカトロニクス製品の展開 …………11

1・1・8 ロボット技術の展開……………………6

1・2・6 ロボティクスとメカトロニクス ……12

第 2章 基 礎 技 術
2・1 ディジタル論理の基礎………………………132・1・1 アナログとディジタル ………………132・2 メカトロニクスにおける情報と制御の理論……………………………………………172・1・2 ブール代数 ……………………………132・2・1 ディジタル制御と離散時間制御 ……172・1・3 数値表現とコード化法 ………………142・2・22・1・4 論理回路 ………………………………162・2・3 ディジタル制御系の解析 ……………18‑変換とパルス伝達関数 ……………182・2・4 離散時間制御系設計理論 ……………21

目ii

2・2・5 PID 制御 ………………………………222・2・6制御 ………………………………23

次2・3・3 制御用ソフトウェア …………………33

2・2・7 ニューロ，ファジィ，GA …………242・4 情報通信ネットワーク制御の基礎…………352・4・1 情報通信ネットワークの概要 ………352・2・8 予測フィルタ理論 ……………………282・4・2 インタネット技術 ……………………362・3 制御用コンピュータの基礎…………………312・3・1 ハードウェアの基礎 …………………312・4・3 応用別ネットワーク技術 ……………39

2・3・2 入出力インタフェースと通信イン

2・4・4 ユビキタスネットワーク技術 ………402・4・5 分散コンピューティング技術 ………40タフェース ……………………………32

第 3 章 ロボット・メカトロニクス要素
3・1 センサ技術……………………………………42
3・1・1 センサの分類 …………………………42

3・2・3 アクチュエータの性能と特性 ………65
3・2・4 動力伝達機構 …………………………77

3・1・2 内界センサ ……………………………433・2・5 案内機構 ………………………………80

3・1・3 外界センサ ……………………………48
3・1・4 精密計測センサ ………………………54

3・3 実装技術………………………………………83
3・3・1 実装設計 ………………………………83

3・1・5 センシング技術 ………………………56

3・3・2 ハウジング ……………………………84

3・1・6 無線通信によるセンシング技術 ……59

3・3・3 プリント基板 …………………………84

3・2 アクチュエーション技術……………………62
3・2・1 アクチュエータと制御 ………………62

3・3・4 配線・接続 ……………………………85

3・2・2 アクチュエータの分類とその特徴

3・3・5 放熱 ……………………………………86
3・3・6 EMC 対策 ……………………………87…………………………………………64

第 4章 ロボティクス
4・1 機構……………………………………………90
4・1・1 ロボットの機構 ………………………90

4・4・6 最近の動向……………………………129

4・1・2 関節と自由度 …………………………90

4・5 テレロボティクス …………………………130
4・5・1 テレロボティクスとは………………130

4・1・3 アームの機構 …………………………90

4・5・2 マスタスレーブマニピュレータ……130

4・1・4 ハンドの機構 …………………………94

4・5・3 ユニラテラル制御とバイラテラル

4・1・5 移動機構 ………………………………95

制御……………………………………132

4・2 マニピュレーションの力学と制御…………96
4・2・1 マニピュレータの運動学 ……………96

4・5・4 マスタレーブシステムの制御理論

4・2・2 マニピュレータの動力学……………101

4・5・5 多自由度マスタレーブシステム：

4・2・3 運動分解制御と動的制御……………104
4・2・4 力制御…………………………………106
4・2・5 閉リンクシステムの制御……………112
4・2・6 非ホロノミック制御とその応用……115
4・3 移動機械の力学と制御 ……………………117
4・3・1 車輪型移動機構………………………117…………………………………………133
同構造型と異構造型…………………136
4・5・6 テレイグジスタンス，テレプレゼンス……………………………………136
4・5・7 通信時間遅れを含む遠隔操作シス
テム……………………………………138
4・5・8 ネットワークベースドテレオペレ

4・3・2 脚式移動機構…………………………118

ーション………………………………139

4・3・3 その他の移動機構……………………120
4・3・4 歩行機械の制御………………………121

4・6 人間・ロボットインタフェース …………140
4・6・1 人とかかわるロボットに関する概4・3・5 ナビゲーション技術…………………123

念………………………………………140

4・4 ヒューマノイド技術 ………………………125
4・4・1 ヒューマノイドのハードウェア……125

4・6・2 ロボットの種類………………………141

4・4・2 ヒューマノイドで実現されている動作・作業……………………………126

4・6・3 感覚機能………………………………142
4・6・4 要素機能………………………………142
4・6・5 人とかかわるロボットの評価………144

4・4・3 二足歩行技術…………………………127

4・6・6 人とかかわるロボットの諸問題……1454・4・4 基本動作生成技術……………………129

4・7 知能・システム技術 ………………………145

4・4・5 シミュレータ…………………………129

天アキ
25mm
目

4・7・1 感覚フィードバック制御システム次iii

4・7・2 モデルベースド制御…………………148

4・7・5 細胞型ロボット (SR ロボット)……155
・4 8 ロボットの安全 ……………………………158
4・8・1 安全に対する考え方…………………158

4・7・3 行動ベースド制御……………………151

4・8・2 産業用ロボットの安全………………159

4・7・4 群ロボット……………………………153

4・8・3 技術動向………………………………160…………………………………………145

第 5 章 ロボティクスの応用展開
5・1 産業用ロボット ……………………………165
5・1・1 産業用ロボットとは…………………165
5・1・2 産業用ロボットの種類………………166
5・1・3 産業用ロボットの構造………………167
5・1・4 産業用ロボットの制御………………167

5・2・2 自律分散ロボット応用生産システ
ム………………………………………175
5・3 メンテナンスロボット ……………………177
5・3・1 原子力メンテナンスロボット………177

5・1・5 産業用ロボットの教示技術…………169

5・4 人間共存型支援システム …………………1805・4・1 サービスロボット……………………1805・1・6 応用事例………………………………170

5・4・2 スキルアシストシステム……………182

5・2 知能ロボット応用生産システム …………173
5・2・1 ロボットセル（知能ロボット応用

5・5 アミューズメント・セラピーロボット………………………………………………184生産セル) ……………………………173

5・5・1 アミューズメントロボット…………184
5・5・2 ロボットセラピー……………………186

第 6 章 メカトロニクスの応用展開
6・1 精密メカトロニクス ………………………191
6・1・1 ステッパ………………………………191

6・4 医療・バイオメカトロニクスシステム………………………………………………221

6・1・2 時計……………………………………194

6・4・1 細胞操作システム……………………221

6・1・3 カメラ…………………………………197

6・4・2 手術支援システム……………………225

6・1・4 DVD 装置 ……………………………201
・6 2 マイクロメカトロニクス …………………206
6・2・1 マイクロ工作機械とマイクロファ

6・5 ネットワークメカトロニクス ……………227
6・5・1 インテリジェント（ロボティック）ルーム……………………………227

クトリ…………………………………206

6・5・2 ホームオートメーション……………230

6・2・2 マイクロメカトロニクス機器………208

6・5・3 高度道路交通システム………………233

6・3 オプトメカトロニクス機器 ………………211
6・3・1 複写機…………………………………211

6・6 知能化メカトロニクス機器 ………………236
6・6・1 マイコン制御家電（知能化家電)

6・3・2 ATM …………………………………214…………………………………………236

6・3・3 欠陥検査システム……………………217

6・6・2 知能化自動車…………………………240

索引（日本語・英語）………………………………………………………………………………………………巻末