ものづくり教育のためのロボット開発プラットフォームの開発

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22700787
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 杉浦 徳宏 三重大学, 総合情報処理センター, 准教授 (50335147)
• Keywords: ものづくり / ロボット / 教材開発

Research Abstract

本研究では、ロボットを構成する要素を、大学教育における学科と関連付け、(1)機械系、(2)電気系、(3)情報系、と3つに大別し、それぞれについてものづくりとしてのプラットフォームを構築していく。これまで、まず、機械系に焦点を当て、構造開発におけるボトルネックを明らかにし、3DCADとしてGoogleSketch Upを利用したシステム構築を行い、評価を行った。
2年目である本年度は、電気系に焦点を当て開発におけるボトルネックを明らかにし、支援ツールの開発を行った。ロボットにおいて電気系の対象となる範囲は、電子回路設計及び製作である。具体的な開発工程は、(1)電子回路設計、(2)ブレッドボードによる動作試験、(3)専用基板の設計、(3-1)基板製作、(3-2)基板への部品実装、(3-3)動作試験と進めることになる。この中で作業工数が多く、また、改善の余地がある部分が(3),(3-1)の専用基盤の設計から製作に至る部分である。従来は、電子回路CAD上で回路設計を行い、基板CADで基板の開発を行い、基板製作については専門の会社に外注するという工程であった。外注には費用と時間がかかるため小規模な開発には向いておらず、また教育環境として外注を前提とすることは現実的ではないため、まず、基板加工機を導入し全行程を実験室内で行えるようにした。次に、設計した回路図から、最終的に基板加工機への入力データを作り出すまでの工程を見直した。基板CADに操作が簡単で直観的な無償のプリント基板エディタPCBEを採用した。次に、PCBEが出力するガーバーデータを基板加工機だけでなく一般的なCNCでも利用できるようGコードに変換するCAMソフトウェアの開発を行った。本ソフトウェアでは、PCBE上で設計中の基板図面がリアルタイムに基板の切削パターンとして見られるようになるため、非常に素早く開発を行うことができるようになった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、初年度にロボット開発を通じた学習と作業コストの定量的な評価を行い、機械系向けとして3DCADに焦点をあて評価を行った。2年目は、同様に電気系向けとして電子回路開発における開発工程について問題点を明らかにし、開発支援策及び開発支援ツールの開発を行っており、当初の計画どおり進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

3年目は、情報系向けとして開発能力向上のためロボットシミュレータの開発及び評価実験を行う。また、研究計画の最終年度であるため、総合的な評価を行う。