2024年度学院等開講科目工学院初年次専門科目

工学リテラシーI b

開講元: 初年次専門科目
担当教員: 遠藤玄 / 中西洋喜 / 前田真吾 / 水谷義弘 / 栁田保子 / 土方亘 / 松下真太郎 / 鈴木佐夜香 / 高橋秀治 / 難波江裕之 / 兒玉学
授業形態: 講義/演習 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火5-6 (I3-201A, I3-201C)
クラス: b
科目コード: XEG.B101
単位数: 0.50.50
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

工学リテラシーI-IVは工学院の新入生が２年次以降に積極的に専門教育を受けられるように，高校までの一般教育と200番台以降の専門教育との橋渡しの役目をねらいとするとともに，工学的センスや問題解決の姿勢などを身に付けることをねらいとする．
工学リテラシーI-IVを1年間通じて受講することで工学院に関連する以下の7テーマの実験実習を経験することができる．
【水力ロケット開発計画（力学の理解と制御）】
【グライド推進ロボット"魚太郎IIIa号機"】
【AIドローン（機械学習と運動制御）】
【ものを制御する（制御システムの設計）】
【マイコン搭載ワイヤレス電気自動車】
【通信・計算機システムと知的情報処理】
【経営工学のトピックを学習する（マクロ経済学・データ分析）】

到達目標

本講義を履修することにより，以下の知識と能力を習得する．
【水力ロケット開発計画（力学の理解と制御）】
1) 気圧による水の噴射と飛行の力学を理解し，実際の問題に応用できる．
2) 原理に基づく設計および現象理解に基づく改良を行うことができる．

【グライド推進ロボット"魚太郎IIIa号機"】
1) ロボットの構成となぜシミュレーションを用いるのかを理解し説明ができる．
2) 自らロボットを組むことでロボットシステム全体の構成を理解し、その概要を説明できる．
3) マニュアルに従いコンピュータシミュレーションソフトウェアを導入し、正確に使うことができる．
4) 直観的ではないノンホロノミックなロボットの運動に対して，コンピュータシミュレーションを用いて
　実空間と仮想空間上の動作を比較検討することで装置の改良を行うことができる．

キーワード

【水力ロケット開発計画（力学の理解と制御）】
水力ロケット，流体力学，材料力学，機械力学，飛行力学，設計，製作

【グライド推進ロボット"魚太郎IIIa号機"】
メカトロニクス，生物模倣型ロボット，動力学シミュレーション

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

【水力ロケット開発計画（力学の理解と制御）】
水と空気により推進し，目標の軌道に投入できるPETボトルロケットの原理考察および設計を行う．ロケットの推進の原理と水，空気の関係や，圧力に耐える機体の構造について，推力測定実験および，ボトル圧壊実験を通じて学ぶ．また，ロケットの飛行の基礎理論を学ぶとともに，数値シミュレーションによる飛行軌跡予測を体験する．最後に上記の知見に基づくロケットを製作し，飛行距離ではなく目標地点到達の正確性を競うフライト実験を行う．

【グライド推進ロボット"魚太郎IIIa号機"】
与えられたロボットを自ら組み立てることでその構成を理解し．シミュレーションソフトを導入することでその構成のパラメータを変化させた場合の挙動の変化を仮想空間上で確認・改良を行い，最終的に実空間にその改良をフィードバックすることで，ロボットの改良を行う．

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	【水力ロケット開発計画（力学の理解と制御）】ガイダンス，ロケットの基礎知識【グライド推進ロボット"魚太郎IIIa号機"】ロボットの構成を理解し，シミュレーションに必要なソフトウェアをインストールする．	【水力ロケット開発計画（力学の理解と制御）】水力ロケットの概要と実験における安全確保のための一般的注意事項についてまとめよ．【グライド推進ロボット"魚太郎IIIa号機"】ロボットの動作に必要な機構要素と電気的制御装置について理解し，シミュレーションに必要なソフトウェアの導入方法を学ぶ．
第2回	与えられたロボットを組み立てる．	与えられたロボットを組み立てて，入出力が適切に行われることを確認せよ．
第3回	コンピュータシミュレーションを用い，各部位のパラメータを調整し改良を行う．	コンピュータシミュレーションを用い，各部位のパラメータを調整することで，できるだけ速く移動できるよう調整せよ．
第4回	実際のロボットに改良を適用し，コースタイムを記録する．	シミュレーションの結果を実際のロボットに反映させて，与えられたコースをできるだけ速く移動せよ．
第5回	水力ロケットの推進の力学と推力測定実験．機体構造（PETボトル）のFEMによる応力解析と破壊実験．	水力ロケットの推進の原理を説明せよ．圧力受ける機体の応力について説明せよ．
第6回	水力ロケットの飛行力学と制御法，水力ロケットの設計と製作．	水力ロケットの飛行について説明せよ．水力ロケットを設計，製作せよ．
第7回	ロケット打ち上げコンテスト，表彰式．	旋盤，フライス盤，ボール盤，コンター，曲げ機のうち，加工実習3において使用した加工機械の基本操作手順を説明せよ．

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

なし

参考書、講義資料等

課題資料は実習中に配布する．

成績評価の方法及び基準

【水力ロケット開発計画（力学の理解と制御）】
毎回の学習記録用紙（ロケット設計レポート），飛行結果を総合的に評価する．

【グライド推進ロボット"魚太郎IIIa号機"】
各回の実験記録とロボット走行のラップタイムにより評価する．

履修の条件・注意事項

工学院の1年次学生であること（再履修は不可）．工学リテラシーI-IVを1年間通じて受講することを強く推奨する