| 巻頭言 iii |
| 1車輪型ロボットの創造設計 2 |
| 1.1車輪型ロボットの活動範囲を広げるために 2 |
| 1.2車輪型ロボットのステアリングメカニズム 4 |
| 1.2.1ステアリングと車輪の配置 4 |
| 1.2.2前輪キャスタと後輪キャスタ 4 |
| 1.2.3車軸 5 |
| 1.2.4キャスタ 6 |
| 1.2.5アクティブステアリング 8 |
| 1.2.6アツカーマンステアリング機構 9 |
| 1.2.7ステアリングジオメトリー 9 |
| 1.2.8ディファレンシャルギア 11 |
| 1.2.94輪ステアリングメカニズムと連接車両 12 |
| 1.3車輪型ロボットのサスペンションメカニズム 13 |
| 1.3.1サスペンションの機能 13 |
| 1.3.2サスペンションアーム 14 |
| 1.3.34輪車のサスペンション 15 |
| 1.3.46輪(8輪以上)車のサスペンション 17 |
| 1.4車輪型ロボットの特殊メカニズム 17 |
| 1.4.1不整地走破のための特殊メカニズム 17 |
| 1.4.2脚車輪ハイブリッドメカニズム 19 |
| 1.4.3全方向移動車 21 |
| 1.5車輪型ロボットの静力学と不整地走行 27 |
| 1.5.1車軸に働くカと摩擦トルク 28 |
| 1.5.2不整地走行の幾何学 29 |
| 1.5.3車輪径と走行抵抗 32 |
| 1.5.4駆動輪と受動輪 32 |
| 1.5.5段差における重心移動の効果 33 |
| 1.5.6駆動トルクによる荷重変化 34 |
| 1.5.7スリップ限界 35 |
| 1.5.84輪駆動のメリット 36 |
| 1.5.9連接車輪型ロボットの段越え 38 |
| 1.6車輪型ロボットの動力学 39 |
| 1.6.1タイヤとサスペンション 39 |
| 1.6.2自由振動の臨界減衰 40 |
| 1.6.3強制振動の周波数応答 40 |
| 1.6.4車輪振動の抑制 40 |
| 1.6.5車体傾斜の抑制 41 |
| 2マニピュレータの創造設計 44 |
| 2.1マニピュレータを3次元で動かすために 44 |
| 2.2運動学計算の考え方 45 |
| 2.3リンク座標系とリンクパラメータ 46 |
| 2.3.1リンク座標系とリンクパラメータの定義 46 |
| 2.3.26自由度マニピュレータのリンクパラメータ 49 |
| 2.4同次変換行列 52 |
| 2.4.1座標系と姿勢 52 |
| 2.4.2回転行列 53 |
| 2.4.3回転行列どうしの掛け算 55 |
| 2.4.4同次変換行列 56 |
| 2.4.5同次変換行列の積 57 |
| 2.5運動学計算 58 |
| 2.5.1リンク座標系間の同次変換行列 58 |
| 2.5.2運動学計算 60 |
| 2.5.3運動学計算の例 61 |
| 2.5.4姿勢の表現方法と回転行列 65 |
| 2.6逆運動学計算 68 |
| 2.6.16自由度マニピュレータの逆運動学 68 |
| 2.6.2解析的に解けない場合 72 |
| 2.7姿勢の軌道生成法 73 |
| 2.8ヤコビ行列とは 76 |
| 2.8.1偏微分の幾何的な考え方 76 |
| 2.8.2マニピュレータのヤコビ行列の定義 78 |
| 2.8.3角速度ベクトル 80 |
| 2.8.4ヤコビ行列の求め方 81 |
| 2.8.5ヤコビ行列と静力学 85 |
| 2.8.6ヤコビ行列と可操作性 87 |
| 2.8.7マニピュレータの特異姿勢 88 |
| 2.8.8操作力楕円体 90 |
| 2.9冗長自由度マニピュレータ 91 |
| 2.9.1冗長マニピュレータの基本動作 92 |
| 2.9.2直交射影行列 93 |
| 2.9.3ヤコビ行列と直交射影行列 94 |
| 2.9.4冗長自由度マニピュレータの制御 95 |
| 2.10マニピュレータの動力学 96 |
| 2.10.1ニュートン-オイラー法による動力学計算 96 |
| 2.10.2リンクの目標運動の計算法 97 |
| 2.10.3剛体の運動方程式 99 |
| 2.10.4逆動力学計算 100 |
| 2.11おわりに 101 |
| 3歩行ロボットの創造設計 102 |
| 3.1高性能な歩行ロボットの実現をめざして 102 |
| 3.2歩行ロボットのメカニズム 103 |
| 3.2.1重力との戦い 103 |
| 3.2.2エネルギー消費を抑えるために 105 |
| 3.2.3可動範囲を広げる 110 |
| 3.2.4剛性を保つ 112 |
| 3.2.5足先を軽く 112 |
| 3.2.6特別な歩容のために 113 |
| 3.2.7生物型を回転アクチュエータで 114 |
| 3.2.8バックラッシュをなくす 115 |
| 3.3線形倒立振子モデルによる動歩行の制御 115 |
| 3.3.1歩行ロボットの動歩行制御のしかた 115 |
| 3.3.21質点モデル 116 |
| 3.3.3線形倒立振子 116 |
| 3.3.4前進と左右足踏み 117 |
| 3.3.5前後方向の運動方程式 117 |
| 3.3.6さまざまな初期条件の位相線図 117 |
| 3.3.7歩き続けたときの位相線図 118 |
| 3.3.8左右方向の運動方程式 118 |
| 3.3.9左右の同期と安定化 119 |
| 3.4動物の神経系を手本にした歩行制御 120 |
| 3.4.1ニューロンの基本特性 120 |
| 3.4.21つのニューロンによるのろまな反応 121 |
| 3.4.32つのニューロンによる慣れ 122 |
| 3.4.44つのニューロンによるリズム生成 122 |
| 3.4.5各脚のニューロンの相互作用による歩容生成 124 |
| 3.4.6ニューロンにセンサ信号を入力する 124 |
| 3.4.7ニューラルネットワーク制御の今後 125 |
| 3.5脚と腕の総合的安定性 125 |
| 3.5.1ロボット全体の安定性とは 125 |
| 3.5.2フォール 126 |
| 3.5.3スリップ 128 |
| 3.5.4スピン 129 |
| 3.5.5スリップとスピンの同時チェック 129 |
| 3.5.6フォールとスピンの同時チェック 130 |
| 3.5.7足はらいの力学 130 |
| 研究室のロボットたち 134 |
| 1数学物理学編 142 |
| 1.1これがロボットのための線形代数だ 142 |
| 1.2これがベクトルの外積だ 154 |
| 1.3これがベクトルの時間微分だ 155 |
| 1.4これが擬似逆行列だ 156 |
| 1.5これが特異値だ 156 |
| 1.6これが力のバランスだ 157 |
| 1.7これが遠心力だ 158 |
| 1.8これがコリオリ力だ 158 |
| 1.9これが慣性モーメントだ 160 |
| 1.10これが慣性主軸だ 163 |
| 1.11これが慣性テンソルだ 165 |
| 1.12これが非ホロノミック拘束だ 166 |
| 1.13これがニュートン-オイラーの運動方程式だ 168 |
| 1.14これがラグランジュの運動方程式だ 170 |
| 1.15これがn元1階線形微分方程式の解き方だ 171 |
| 1.16これが自由振動の運動方程式だ 172 |
| 1.17これが強制振動と共振だ 173 |
| 1.18これが三角関数の級数展開と近似だ 174 |
| 2機械基礎編 175 |
| 2.1これが衝撃力のかかり方だ 175 |
| 2.2これがヤング率と強度だ 175 |
| 2.3これが摩擦係数だ 176 |
| 2.4これがころがり抵抗だ 177 |
| 3機械工作編 178 |
| 3.1これがボール盤だ 178 |
| 3.2これがバンドソーだ 180 |
| 3.3これが旋盤だ 180 |
| 3.4これがフライス盤だ 187 |
| 3.5これがグラインダだ 189 |
| 3.6これがベルトサンダとディスクサンダだ 190 |
| 3.7これが電気ドリルだ 190 |
| 3.8これが切断機だ 191 |
| 3.9これが折り曲げ機だ 191 |
| 4ロボット要素編 192 |
| 4.1これがタッチセンサの設計だ 192 |
| 4.2これがカセンサの設計だ 193 |
| 4.3これがゼロ点復元機構だ 194 |
| 4.4これが管用ねじだ 195 |
| 4.5これがバッテリだ 196 |
| 4.6これが使えるプラスチック材料だ 198 |
| 4.7これが接着剤の使い方だ 199 |
| 5創造設計の虎の巻編 201 |
| 5.1これがねじ止めの正しい設計だ 201 |
| 5.2これが位置決め設計と公差指定だ 203 |
| 5.3これがマージンの設計だ 203 |
| 5.4これが冗長性の設計だ 204 |
| 5.5これが安全側設計だ 205 |
| 5.6これがヒステリシスの生かし方だ 205 |
| 5.7これが優れたメカニズム創造のヒントだ 206 |
| 索引 211 |
