| 巻頭言 iii |
| 序章 1 |
| 第1部 ロボット創造設計 |
| 1 車輪型移動ロボットの創造設計 6 |
| 1.1 車輪の配置と舵取りはどうする? 8 |
| 1.1.1 舵取り車輪型の舵取り 10 |
| 1.1.2 独立駆動輪型の舵取り 12 |
| 1.1.3 舵取り車輪型の舵取り機構をもつ車両のステアリング角と回転半径,曲率 13 |
| 1.1.4 独立駆動輪型の舵取り機構をもつ車両の回転半径と曲率 15 |
| 1.2 車輪の取り付けと動力の伝達 16 |
| 1.2.1 サスペンションの必要性 18 |
| 1.2.2 三輪車ならサスペンションは不要? 20 |
| 1.3 自分の位置はどうしてわかる? 21 |
| 1.3.1 オドメトリ 22 |
| 1.3.2 車輪の回転角・回転角速度を測る 24 |
| 1.4 どんなモータを使おうか? 25 |
| 1.4.1 移動ロボットが走行するのに必要な力 26 |
| 1.4.2 回転部分の慣性モーメントまで含めて考えると 28 |
| 1.4.3 直流モータの性質と摩擦力 30 |
| 1.5 走行制御はどうする? 34 |
| 1.5.1 変位に比例した舵取りによる直線走行 34 |
| 1.5.2 変位と変位の時間微分に比例した舵取りによる直線走行 36 |
| 1.5.3 独立二輪駆動型の場合の直線走行 37 |
| 1.5.4 直線に沿う走行のまとめ 38 |
| 1.5.5 目標値に追従させるための制御とモータの電流制御 39 |
| 1.6 ほんとうは大事なことだけれどここには書けなかったこと 40 |
| 2 腕型ロボットの創造設計 42 |
| 2.1 どんなロボットがよいロボット? 44 |
| 2.1.1 ロボットを何に使いたい? 45 |
| 2.1.2 何でも屋とスペシャリスト 47 |
| 2.2 マニピュレータの構造と動かしやすさの関係 48 |
| 2.2.1 マニピュレータの手先位置・姿勢から関節角の値を求める 49 |
| 2.2.2 動きやすい姿勢・動きにくい姿勢 51 |
| 2.2.3 動きやすさと力の出しやすさに関係はある? 60 |
| 2.2.4 マニピュレータの姿勢を使い分ける 61 |
| 2.3 マニピュレータを作るには 62 |
| 2.3.1 動力伝達系の種類 62 |
| 2.3.2 腕のたわみを計算する 65 |
| 2.3.3 腕の運動とモータトルクの関係 70 |
| 2.3.4 腕の動きを測る 73 |
| 2.4 マニピュレータの動かし方 77 |
| 2.4.1 手先を好きな場所へ! 77 |
| 2.4.2 手先で絵を描く 82 |
| 2.4.3 窓試きをさせるには? 84 |
| 2.5 これからのロボット 88 |
| 3 歩行ロボットの創造設計 90 |
| 3.1 歩行ロボットの何が難しいか 90 |
| 3.2 歩行ロボットのメカニズム 91 |
| 3.2.1 脚の自由度と関節配置 91 |
| 3.2.2 変わり型歩行ロボット 93 |
| 3.2.3 脚にかかる力と関節に必要な回転力 95 |
| 3.2.4 脚の速度 96 |
| 3.2.5 モータの選び方 96 |
| 3.2.6 脚の剛性 98 |
| 3.2.7 脚駆動のバックラッシュ 99 |
| 3.2.8 減速機構の設計 100 |
| 3.2.9 胴体の設計 100 |
| 3.2.10 足の裏のクッション 101 |
| 3.3 歩行ロボットの動かし方 102 |
| 3.3.1 ひざを曲げたまま歩くのはなぜ 102 |
| 3.3.2 スムーズな加減速運動の作り方 103 |
| 3.3.3 人間らしい動きとロボットらしい動き 103 |
| 3.3.4 けりの話 104 |
| 3.3.5 階段を上る 105 |
| 3.3.6 衝撃をやわらげるアクティプサスペンション 105 |
| 3.3.7 重心の高いロボット,低いロボット 107 |
| 3.3.8 がにまた歩きとモデル歩き 108 |
| 3.3.9 足を踏みならす歩き方とフワリと接地する歩き方 108 |
| 3.3.10 腕の振り方,頭の振り方,腰のひねり方 109 |
| 3.4 2足歩行ロボットのバランス制御 110 |
| 3.4.1 静止した人形のバランス 110 |
| 3.4.2 動いているロボットのバランス 112 |
| 3.4.3 加速度の計算 113 |
| 3.4.4 加減速がバランスに互える影響 113 |
| 3.4.5 ゼロモーメントポイントの計算 117 |
| 3.4.6 バランスのとれた動きを作る基本 117 |
| 3.4.7 動的バランスのとれた運動生成の計算 119 |
| 3.4.8 実際の2足歩行ロボットのバランス計算 120 |
| 3.5 4足・6足歩行ロボットのバランス制御 121 |
| 3.5.1 4足歩行ロボットのバランス 121 |
| 3.5.2 4足歩行ロボットの静歩行 122 |
| 3.5.3 6足歩行ロボットの静歩行 123 |
| 3.6 生物に学ぶ歩行ロボットの展望 124 |
| 3.6.1 足の本数と運動能力 124 |
| 3.6.2 役に立つロボットと役に立たないロボット 125 |
| 3.6.3 万能ロボットと単能ロボット 125 |
| 第2部 ロボット工学百科 |
| 研究室のロボットたち 128 |
| 1 基礎知識編 138 |
| 1.1 これが図面の書き方だ 138 |
| 1.2 これが自由度だ 141 |
| 1.3 これが必要自由度の数え方だ 143 |
| 1.4 これが設計の自由度だ 143 |
| 1.5 これが4節リンク機構だ 144 |
| 1.6 これがロール,ピッチ,ヨー角だ 145 |
| 1.7 これがラジアル方向とスラスト方向だ 145 |
| 1.8 これが「しまりばめ」と「ゆるみばめ」の使い分けだ 145 |
| 1.9 これがフィードバック制御だ 146 |
| 1.10 これが三角関数だ 148 |
| 1.11 これが弧度法だ 149 |
| 1.12 これがベクトル・行列だ 149 |
| 1.13 これがトルク・慣性モーメントだ 151 |
| 1.14 これが断面二次モーメントだ 153 |
| 1.15 これが減速機のメリットだ 154 |
| 2 アクチュエータとセンサ編 155 |
| 2.1 これがエアーシリンダだ 155 |
| 2.2 これがエアーバルブだ 156 |
| 2.3 これがエンコーダだ 158 |
| 2.4 これがポテンショメータだ 162 |
| 2.5 これがひずみゲージだ 162 |
| 2.6 これが力センサだ 164 |
| 2.7 これが加速度センサだ 166 |
| 2.8 これが傾斜センサだ 168 |
| 2.9 これがDCモータの使い方だ 169 |
| 2.10 これがDDモータだ 176 |
| 2.11 これがステッピングモータだ 177 |
| 2.12 これが光センサだ 178 |
| 2.13 これがフォトインタラプタだ 179 |
| 2.14 これが超音波センサだ 179 |
| 2.15 これがレーザ距離センサだ 180 |
| 2.16 これがジャイロだ 181 |
| 3 動力伝達要素編 181 |
| 3.1 これがダイミングベルトだ 181 |
| 3.2 これがプッシュチェーンとラダーチェーンだ 182 |
| 3.3 これがステンレスワイヤだ 183 |
| 3.4 これが駆動プーリとガイドプーリだ 183 |
| 3.5 これがボールスプラインだ184 |
| 3.6 これがボールねじだ 184 |
| 3.7 これがリニアガイドだ 185 |
| 3.8 これがリニアプッシュだ 186 |
| 3.9 これがスパーギアだ 186 |
| 3.10 これがノーバックラッシュギアだ 187 |
| 3.11 これがかさ歯車だ 188 |
| 3.12 これがウォームギアだ 188 |
| 3.13 これがラック・ピニオンだ 189 |
| 3.14 これがギアヘッドだ 189 |
| 3.15 これが遊星歯車だ 189 |
| 3.16 これが遊星ギアヘッドだ 191 |
| 3.17 これがハーモニックギアだ 191 |
| 3.18 これがバックラッシュを除去できるダブルモータ駆動だ 192 |
| 3.19 これが差動減速機だ 193 |
| 4 回転要素編 194 |
| 4.1 これがラジアルベアリングだ 194 |
| 4.2 これがスラストベアリングだ 196 |
| 4.3 これがクロスローラベアリングだ 196 |
| 4.4 これがユニバーサルジョイントだ 196 |
| 4.5 これがボールジョイントだ 196 |
| 5 固定要素編 197 |
| 5.1 これがねじの使い方だ 197 |
| 5.2 これがダップ・ダイス加工だ 197 |
| 5.3 これがキー結合だ 198 |
| 5.4 これがD字穴結合だ 198 |
| 5.5 これがスプリングピン結合だ 198 |
| 5.6 これが止めねじ結合だ 199 |
| 5.7 これがCリングだ 199 |
| 5.8 これがEリングだ 200 |
| 5.9 これがゆるみ止めつきナットだ 200 |
| 6 材料編 200 |
| 6.1 これが板ばねの設計法だ 200 |
| 6.2 これがコイルばねの使い方だ 201 |
| 6.3 これがコンスタントフォースばねだ 201 |
| 6.4 これがRCCデバイスだ 202 |
| 6.5 これがアルミニウムとジュラルミンだ 203 |
| 6.6 これがカーボンファイバ樹脂だ 203 |
| 6.7 これが形状記憶合金だ 204 |
| 7 電気・電子部品編 204 |
| 7.1 これが抵抗だ 204 |
| 7.2 これがコンデンサだ 206 |
| 7.3 これがダイオードだ 208 |
| 7.4 これがA/D変換器だ 210 |
| 7.5 これがD/A変換器だ 214 |
| 7.6 これがカウンタだ 216 |
| 7.7 これがオペアンプだ 217 |
| 7.8 これがワンチップCPUだ 220 |
| 7.9 これがトランジスタブリッジだ 221 |
| 8 応用編 222 |
| 8.1 これがスチュワートプラットフォームだ 222 |
| 8.2 これがアッカーマンリンク機構だ 223 |
| 8.3 これがスカラ型ロボットだ 224 |
| 出典一覧 225 |
| 索引 227 |
