メカトロニクス教育に活用する教育教材の開発と教育効果の研究
| Project/Area Number |
25917001
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
工学Ⅰ(機械系)
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| Research Institution | 栃木県立宇都宮工業高等学校 |
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Principal Investigator |
田﨑 隆男 栃木県立宇都宮工業高等学校, 電子機械科, 教員
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2014-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
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| Keywords | メカトロニクス教育 / 体感 / 移動ロボット |
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| Research Abstract |
1 目的
本研究の目的は実用化をイメージさせる実学的なメカトロニクス教育を展開するための自律型移動ロボット教材を開発すること(目的I)及び教育効果を確認すること(目的II)である。
2 方法 電子機械科3年生を対象に製作・制御実験を実施した。
(1) 目的I
①設計・加工
・筐体、駆動部品、バッテリ、センサの配置について組立図と部品図を作成した。
・駆動部品は2次元図面では形状が理解しにくいため, 3D-CADを活用し立体的なイメージを確認した。
・駆動部品は実習で学習したマシニングセンタ及び旋盤を使用し実践的な加工をした。
・車輪用ハブは旋盤を使用し外爪作業など応用作業で製作した。
②電子回路
・マイコン入出力機能と制御信号を検討し, 本教材に適した割付を行った。
・制御用基板を電子回路用CADおよび基板加工機で製作した。
・制御用通信ケーブル製作、電源の配線作業を行った。
③制御プログラム
・安定して搭乗できる倒立振子制御プログラムを構築した。
・PSDから取得したデータに基づく自律移動プログラムを構築した。
(2)目的II
①教育効果を製作及び制御実習終了後にアンケート調査した。
3 成果
果(1)目的I
①既存のロボットをベースに生徒が設計、加工、組立、制御できるモジュールを開発した。
②人が搭乗できる自律移動ロボットを設計、加工、組立し動作を確認した。
③搭乗し制御の違いを安全に体感し学習できる構造(2輪倒立振子型)にすることができた。
④室内の壁を検出し自律移動した結果、50m(速度0.9km/h)移動できた。
(2) 目的II
①制御実習、部活動の結果、生徒のメカトロニクスに対する学習意欲を引き出し高められることを確認した。
4 課題
測域センサをロボットに搭載し、自律移動制御のプログラム構築を試みた。先端的なセンサの体験によって、ロボット工学やセンサ工学への興味誘発に十分効果的であった。今後、先端的な制御法を学習し自律移動の達成に望む。
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Report
(1 results)
Research Products
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