山口大学教務システム - 1061120610-生体・ロボット工学概論

開講年度	開講学部等
2025	工学部
開講学期	曜日時限	授業形態	AL（アクティブ・ラーニング）ポイント
前期	木5～6	講義	2.5
時間割番号	科目名[英文名]			使用言語	単位数
1061120610	生体・ロボット工学概論[Introduction to Biomedical and Robotic Engineering]			日本語	2
担当教員（責任）[ローマ字表記]					メディア授業
藤井文武[FUJII Fumitake]					ー
担当教員[ローマ字表記]
藤井文武　[FUJII Fumitake], MACADRE ARNAUD PAUL ALAIN, 中原佐　[NAKAHARA Tasuku]
特定科目区分		対象学生		対象年次	2～
ディプロマ・ポリシーに関わる項目			カリキュラムマップ(授業科目とDPとの対応関係はこちらから閲覧できます)

授業の目的と概要

機械材料，微細加工，ロボットと制御を専門とする講師陣により、補綴具、ロボットマニピュレータ、微小機械と生体のしくみ・機能・応用を紹介する。

授業の到達目標

丈夫でかつ生体親和性に優れる補綴具の開発と応用には、材料の構造・欠陥や熱的・機械的挙動に関する知識の習得は必要不可欠であることを理解する。

ロボットを便利な道具として活用するためには，手先位置と姿勢を思うとおりに制御できる必要があることと，その制御を行うためには，関節に取り付けられたアクチュエータの動作量と手先位置・姿勢の関係を把握する必要があることを理解する。また，実際の計算に必要な座標変換について理解する。

機械加工学ならびに材料力学や熱力学の理論は、機械の生産および応用に必要不可欠な基礎知識であることを理解する。

授業計画

【全体】

本格的に専門科目を学ぶ２年生諸君に，専門科目を学ぶ意義を理解してもらい，自発的に学ぶ姿勢を身につけてもらう．
学習する専門科目が社会にどのように貢献しているのかを知ることによって，学生諸君にとっては難しく感じるであろう専門科目に親近感を持ってもらうことを目的としている．

担当形態（オムニバス）

	項目	内容	授業時間外学習	備考

第1回	ガイダンス	授業の流れ、教員紹介、評価方法について説明する担当教員（中原）	e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約2時間）

第2回

補綴具・プロテーゼ：進化

義肢の歴史・進化・最新技術について説明する
担当教員（MACADRE）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第3回

補綴具・プロテーゼ：材料

義肢・インプラントに利用される材料および材料の生産・加工方法について説明する
担当教員（MACADRE）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第4回

補綴具・プロテーゼ：材料力学

義肢・インプラントにおける主な機械特性に関して説明する
担当教員（MACADRE）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第5回

補綴具・プロテーゼ：体の反応

インプラントと体内反応について説明する（アレルギー、腐食など）
担当教員（MACADRE）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第6回

多関節ロボットのしくみ（構造・センサー・アクチュエータ）

Terminology（用語の説明），ロボットの種類，産業用ロボットマニピュレータ，関節の種類，アクチュエータと制御機器，運動学計算とは？
担当教員（藤井）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第7回

ロボットマニピュレータの運動学（１）－平面内の順運動学問題

垂直多関節型ロボットの順運動学計算の数理（座標変換，回転行列，同次変換行列）について説明する．平面内のリンク機構の運動に絞って説明する．
担当教員（藤井）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第8回

ロボットマニピュレータの運動学（２）－３次元空間での順運動学計算

３次元空間での順運動学計算について説明する．
担当教員（藤井）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約2時間）

第9回

ロボットマニピュレータの運動学（３）－逆運動学計算問題

逆運動学問題とは何か？その考え方と計算手順について，水平面内の多関節機構の逆運動学問題に絞って説明する．
担当教員（藤井）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第10回

微細加工のしくみ

ほしい形状に加工するためには、加工対象の材料に適した方法・条件を採用することが重要となる。機械加工の原則の理解を目的とし、本講義では微細加工の原理や特徴、利用上の注意点などを説明する。
担当教員（中原）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第11回

微細加工で作られた機械

圧力や温度など、物理現象を計測または利用する機械は身の回りに多く存在する。本講義では材料力学をはじめとする専門科目との関わりについて、微細加工で作られた微小機械（センサやアクチュエータ）を例に挙げて説明する。
担当教員（中原）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第12回

機械と生体の協働システム

食べ物からエネルギーを得て体温を一定に保つように、生体は秩序立った一つのシステムと捉えることができる。本講義では、生体機能の解明や計測を目的とした機械に加えて、生体を模倣した機械など、機械と生体の協働システムについて説明する。
担当教員（中原）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第13回

生体のしくみ・機能・応用

筋肉の収縮や細胞分裂のしくみを概説し、そこで働くタンパク質の機能を説明する。また、タンパク質の応用例について紹介するとともに、関連する科学技術の発展および今後の展望について説明する。
担当教員（中原）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約４時間）

第14回

総合演習

演習
担当教員（藤井、MACADRE、中原）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約５時間）

第15回

総合演習

復習
担当教員（藤井、MACADRE、中原）

e-Learningシステム（Moodle）から講義資料を配布し、事前に予習すること；講義後、課題を通して授業内容を復習すること（約５時間）

第16回

期末試験

各パート内容に関する問題（3つ）を解けること
担当教員（中原）

特になし

※AL（アクティブ・ラーニング）欄に関する注
・授業全体で、AL（アクティブ・ラーニング）が占める時間の割合を、それぞれの項目ごとに示しています。
・A〜Dのアルファベットは、以下の学修形態を指しています。
【A：グループワーク】、【B：ディスカッション・ディベート】、【C：フィールドワーク（実験・実習、演習を含む）】、【D：プレゼンテーション】

A: --%　B: --%　C: 25%　D: --%

成績評価法

宿題・レポート：50％
期末試験：50％

教科書にかかわる情報

教科書	書名	ロボット工学の基礎				ISBN	9784627913837
教科書	著者名	川崎晴久著	出版社	森北出版				出版年	2020

備考

参考書にかかわる情報

参考書	書名	Introduction to Robotics				ISBN	9781292164939
参考書	著者名	JOHN CRAIG	出版社	PEARSON				出版年	2022

参考書	書名	基礎機械材料学				ISBN	9784254231267
参考書	著者名	金子純一, 須藤正俊, 菅又信編著	出版社	朝倉書店				出版年	2008

参考書	書名	マイクロ化学チップの技術と応用				ISBN	4621074717
参考書	著者名	北森武彦 [ほか] 編	出版社	丸善				出版年	2004

備考

補綴（MACADRE）：参考書の購入は不要です。必要であれば、工学部図書館にあります。
微小機械（中原）：参考書「マイクロ化学チップの技術と応用」の購入は不要です。必要であれば、工学部図書館にあります。

メッセージ

キーワード

持続可能な開発目標（SDGs）

(保健)あらゆる年齢のすべての人々の健康的な生活を確保し、福祉を促進する。

(経済成長と雇用)包摂的かつ持続可能な経済成長及びすべての人々の完全かつ生産的な雇用と働きがいのある人間らしい雇用（ディーセント・ワーク）を促進する。

(インフラ、産業化、イノベーション)強靱（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの推進を図る。

メディア授業