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M274 材料力学特論 (令和3年度 1-2期) M274 Mechanics of Materials (Term 1-2 2021)
| 科目番号 | M274 | 単位数 | 2 |
|---|---|---|---|
| 授業科目名 | 材料力学特論 Mechanics of Materials | ||
| 担当教員 | 池 勇勳 | ||
| 時間割 | 1の2期（火・1／木・2） | ||
| 達成目標 |
|---|
| 材料力学の基礎知識と、有限要素法に基づいた簡単な構造物から複雑な構造物までの高級解析スキルを理解する。 |
| 概要 |
| 機械やメカトロニクスシステムの設計のためには材料及び関連する力学的な知識が必須である。本講義では，材料力学の基礎から始め、材料の多様な変形に関する理論を紹介する。講義の後半では、複雑な形状を持つ材料力学問題を解決するための数値解析方法である有限要素法の概念と理論を紹介する。 |
| 教科書 |
| 辻 知章ら、JSMEテキストシリーズ「材料力学」、日本機械学会 |
| 参考書 |
| David V. Hutton, Fundamentals of Finite Element Analysis, McGraw-Hill |
| 関連科目 |
| なし |
| 履修条件 |
| 基礎な物理学・代数学に関する知識が必要。 |
| 講義計画 |
| 1. 材料力学の基礎、応力とひずみ 2. 棒の引張りと圧縮 3. 許容応力と安全率 4. 棒のねじり 5. はりのSFDとBMD 6. はりの曲げ応力１ 7. はりの曲げ応力２ 8. はりのたわみ１ 9. はりのたわみ２ 10. 有限要素法による解析の手順 11. 有限要素法による棒要素の解析 12. 有限要素法によるはり要素の解析 13. 有限要素法によるフレーム要素の解析 14. まとめ |
| 準備学修等の具体的な指示 本学では、15時間の授業を含む45時間の学修をもって1単位とすることを踏まえて、準備学修に取り組むこと。 |
| 物理と代数の基礎知識を復習してほしい。 |
| 評価の観点 |
| 材料力学の基礎と、有限要素法による解析方法を理解できること。 |
| 評価方法 |
| 定期的な宿題の提出、中間試験、期末試験による。 |
| 評価基準 |
| 定期的な宿題の提出（30％）、中間試験（35％）、期末試験（35％） |
| 獲得可能な能力・性質 |
| 先端科学技術分野の専門家としての、 ＜社会的能力＞ 幅広い視野、論理的思考力、コミュニケーション能力 ＜創出力＞ 専門的知識とスキルの探求力 |
| 講義アーカイブ |
| ＜収録内容＞収録しない ＜配信方法＞公開しない |
| Course Number | M274 | Number of credits | 2 |
|---|---|---|---|
| Course Title | Mechanics of Materials | ||
| Instructor | Ji,Yonghoon | ||
| Schedule | Term 1-2（Tue・1／Thu・2） | ||
| Course goals |
|---|
| To understand the basic knowledge of mechanics of materials and advanced skill for analyzing the structural problem from simple to complicated structures based on the finite element method. |
| Course content |
| Knowledge about materials and related mechanical properties is required for the design of the machines and mechatronic systems. In this course, starting from the basics of mechanics of materials, the theory about diverse deformation of materials will be introduced. In the second half of the course, concepts and theory for the finite element method which is known to be an analytical and numerical method will be introduced for solving problems in the mechanics of materials with complicated geometric shapes. |
| Textbook |
| 辻 知章ら、JSMEテキストシリーズ「材料力学」、日本機械学会 |
| References |
| David V. Hutton, Fundamentals of Finite Element Analysis, McGraw-Hill |
| Related courses |
| None |
| Prerequisites |
| Basic knowledge in physics and algebra is required. |
| Schedule |
| 1. Basics on material mechanics, stress and strain 2. Tensile and compression of rod 3. Allowable stress and factor of safety 4. Torsion of rod 5. SFD and BMD of beam 6. Bending stress of beam 1 7. Bending stress of beam 2 8. Beam deflection 1 9. Beam deflection 2 10. Analysis procedure by finite element method 11. Analysis of rod elements by finite element method 12. Analysis of beam elements by finite element method 13. Analysis of frame elements by finite element method 14. Summary |
| How to prepare for this course Be well prepared for the course, taking it into consideration that one credit is awarded for 45 study hours including self-study time in addition to that of in total 15-hour lectures. |
| Students who will attend this course should review basic knowledge in physics and algebra. |
| Viewpoint of evaluation |
| Students will be able to understand basic knowledge in mechanics of materials and analysis scheme based on the finite element method. |
| Evaluation method |
| Routine homework, mid-term examination, and final examination. |
| Evaluation criteria |
| Homeworks (30%), mid-term examination (35%), final examination (35%) |
| Abilities/traits that can be acquired |
| ・Social competencies: broad interests, logical thinking, excellent communication ・Creative abilities: ambition for expertise and skills |
| Lecture Archive |
| What to record： No record How to broadcast：Undisclosed |
M623E 知能ロボットシステム (E) (令和3年度 2-1期) M274 Intelligent Robotic Systems (E) (Term 2-1 2021)
| Course Number | M623E | Number of credits | 2 |
|---|---|---|---|
| Course Title | Intelligent Robotic Systems(E) | ||
| Instructor | JI,Yonghoon、HO, Anh Van、MIYAKO, Eijiro | ||
| Schedule | Term 2-1（Tue・2／Thu・1） | ||
| Course goals |
|---|
| This course aims to deliver fundamental and advanced concepts of utilizing potential features of soft robots and functional sensors with intelligence in creation of novel robotic mechanisms. Through this course, students are expected to understand design and control of intelligent robotic systems that can be constructed by soft sensors, soft actuators, molecular information, functional materials. In addition, students are aimed to understand the unique properties and principles of such robots' dynamics, sensing mechanism, functions and applications of various robotic systems. |
| Course content |
| Nowadays, robotics is a multi-disciplinary research field that requires not only sole knowledge on mechanics/electronics, but also a harmonic integration of mechatronics and intelligence at various scale of application. Thus, this course covers a wide range of content, from environmental sensing and molecular information, and their integration methodologies, toward creation of intelligent robotic systems. Lectures will be given with both fundamental insights and advanced application of related topics. In addition, this course will bring students with actual experience on developed robots, and related devices for making robotic systems, through commanding practical robotics research at laboratories in JAIST. This course also designs a project so that students can actually design intelligent robotic systems. |
| Textbook |
| Handouts will be distributed in the lecture. |
| References |
| Handouts will be distributed in the lecture. |
| Related courses |
| M273EJ Mechatronics M274 Mechanics of Materials M425E Analytical Mechanics M618E Materials Design I484F Robotics I427 System Control Theory I615E Robotics and Computer Vision |
| Prerequisites |
| Student has good background of any field in mechanics, materials, informatics is welcomed. Basic knowledge in calculus, logics is required. |
| Schedule |
| 1. Basics of environmental mapping using unmanned robot equipped with sensors 2. LiDAR-based sensing and environmental mapping 3. Vision-based sensing and object recognition 4. Sonar-based underwater sensing 5. Introduction of soft robotics 6. Methods for design of soft robotic mechanisms 7. Practical robotics research in laboratories 8. Methods for integration and control of soft robots 9. Paper review (1) 10. Basics of robots built by molecular information 11. Developments of nano-microrobots towards disease 12. Design and synthesis of artificial living organisms as innovative robots 13. Paper review (2) 14. Design competition and presentation of intelligent robotic systems |
| How to prepare for this course Be well prepared for the course, taking it into consideration that one credit is awarded for 45 study hours including self-study time in addition to that of in total 15-hour lectures. |
| Students who will attend this course should review basic knowledge in physics, materials, or programing |
| Viewpoint of evaluation |
| Students should understand basic knowledge and technical role of each field in the multidisciplinary material robotics, and how to define problems and solution in practical applications. Especially, even students have different backgrounds, they will assess how their own specialty may contribute to the development of material robots in answering society's needs. |
| Evaluation method |
| Paper Review, Report, and Demonstration |
| Evaluation criteria |
| Paper Review (40%), Demonstration and Reports (60%) |
| Abilities/traits that can be acquired |
| ・Social competencies: broad interests, logical thinking, leadership, excellent communication, diversity mindset, broad perspective, initiative and perseverance ・Creative abilities: ambition for expertise and skills, ideation, planning skills, expressiveness ・Practical abilities: information gathering, insight into future or potential needs, exploratory propulsion, openness to criticism or feedback, problem definition |
| Lecture Archive |
| What to record： No record How to broadcast： Undisclosed |
| 科目番号 | M623E | 単位数 | 2 |
|---|---|---|---|
| 授業科目名 | 知能ロボットシステム(E) Intelligent Robotic Systems(E) | ||
| 担当教員 | 池 勇勳、HO, Anh Van、都 英次郎 | ||
| 時間割 | 2の1期（火・2／木・1） | ||
| 達成目標 |
|---|
| 本講義は、新規なロボティック機構の創出に向けた知能を有するソフトロボットや機能センサの基礎ならびに応用的な概念を習得することを目的とする。本講義を通じて、知能、ソフトセンサ、ソフトアクチュエータ、分子情報、機能性材料などで構成させる知能ロボットシステムのデザインと制御法を理解することができる。また、様々なロボットシステムの動力学、センシングメカニズム、機能及び応用例におけるユニークな特徴や原理を習得することができる。 |
| 概要 |
| 現在、ロボット工学は、機械・電子に関する単⼀分野の知識のみならず、様々な応用におけるメカトロニクスや知能の融合を要する学際的研究分野となっている。従って、本講義では、知能ロボットシステムの創出に向けた、環境センシングや分子情報ならびにそれらの方法論の統合といった幅広い内容を学習する。本講義を通じて、知能ロボットシステムに係る基礎的な見識とそれらに関連する先端的応用技術を学習する。また、本講義では、JAIST 内のロボット研究を行う研究室を訪問し、ロボット開発ならびに知能ロボットシステム作製のための関連デバイスに係る体験学習を実施する。さらに、本講義では、学生がチームを結成し、知能ロボットシステム設計に係るインタラクティブなデザインプロジェクトを計画している。 |
| 教科書 |
| 使用しない（講義に必要とされる資料を配付する） |
| 参考書 |
| 指定しない（講義に必要とされる資料を配付する） |
| 関連科目 |
| M273EJ メカトロニクス M274 材料力学 M425E 解析力学 M618E 材料設計特論 I484F ロボテイクス I427 システム制御理論 I615E Robotics and Computer Vision |
| 履修条件 |
| 機械・材料・情報、いずれにも基礎知識を持つ学生は受講できます。 |
| 講義計画 |
| 1. センサを搭載した無人ロボットによる環境マッピングの基礎 2. LiDAR によるセンシング及び環境マッピング 3. ビジョンによるセンシング及び物体認識 4. 超⾳波による水中センシング 5. ソフトロボテイクスの紹介 6. ソフトなメカニズムのデザイン法 7. 研究室における実践的ロボティクス研究 8. ソフトロボットにおける融合法と制御 9. 論文査読の発表（1） 10. 分子情報によって構築されるロボットの基礎 11. 病気の治療に向けたナノ・マイクロロボットの開発 12. 革新的ロボットとしての人工生物のデザインと合成 13. 論文査読の発表（2） 14. 学生による知能ロボットシステムのデザインコンテストと発表 |
| 準備学修等の具体的な指示 本学では、15時間の授業を含む45時間の学修をもって1単位とすることを踏まえて、準備学修に取り組むこと。 |
| 物理、材料、プログラミン等に係る基礎知識を復習しておくこと。 |
| 評価の観点 |
| 評価方法 |
| 論文査読の発表、レポート、プロジェクトのデモンストレーション |
| 評価基準 |
| 論文査読の発表（４０％）、レポートとプロジェクト（６０％） |
| 獲得可能な能力・性質 |
| 講義アーカイブ |
| ＜収録内容＞ 収録しない ＜配信方法＞ 公開しない |
M274 材料力学特論 (令和2年度 2-1期) M274 Mechanics of Materials (Term 2-1 2020)
| 科目番号 | M274 | 単位数 | 2 |
|---|---|---|---|
| 授業科目名 | 材料力学特論 Mechanics of Materials | ||
| 担当教員 | 池 勇勳 | ||
| 時間割 | 2の1期（火・2／木・1） | ||
| 達成目標 |
|---|
| 材料力学の基礎知識と、有限要素法に基づいた簡単な構造物から複雑な構造物までの高級解析スキルを理解する。 |
| 概要 |
| 機械やメカトロニクスシステムの設計のためには材料及び関連する力学的な知識が必須である。本講義では，材料力学の基礎から始め、棒の多様な変形に関する理論を紹介する。講義の後半では、複雑な形状を持つ材料力学問題を解決するための数値解析方法である有限要素法の概念と理論を紹介する。 |
| 教科書 |
| ハンドアウト資料は必要であれば講義に配布される。 |
| 参考書 |
| 辻 知章ら、JSMEテキストシリーズ「材料力学」、日本機械学会 |
| 関連科目 |
| なし |
| 履修条件 |
| 基礎な物理学・代数学・プログラミングに関する知識が必要。 |
| 講義計画 |
| 1. 材料力学の基礎、応力とひずみ 2. 棒の変形：引張りとねじり 3. 棒の変形：曲げと圧縮 4. 3次元応力解析 5. 傾斜断面の応力解析 6. 仮想仕事の原理 7. レビュー 8. 有限要素法の基礎概念 9. 有限要素法による解析の手順 10. 棒の変形解析 11. トラス構造解析 12. 材料力学への応用 13. 設計プロジェクト、議論及び発表会 14. まとめ |
| 準備学修等の具体的な指示 本学では、15時間の授業を含む45時間の学修をもって1単位とすることを踏まえて、準備学修に取り組むこと。 |
| 物理と代数、そしてプログラミングの基礎知識を復習してほしい。 |
| 評価の観点 |
| 材料力学の基礎と、有限要素法による解析方法を理解できること。 |
| 評価方法 |
| 宿題、プロジェクト、中間試験 |
| 評価基準 |
| 宿題、プロジェクト（50％）、中間試験（50％） |
| 獲得可能な能力・性質 |
| 先端科学技術分野の専門家としての、 ＜社会的能力＞ 幅広い視野、論理的思考力、コミュニケーション能力 ＜創出力＞ 専門的知識とスキルの探求力 |
| 講義アーカイブ |
| ＜収録内容＞収録しない ＜配信方法＞公開しない |
| Course Number | M274 | Number of credits | 2 |
|---|---|---|---|
| Course Title | Mechanics of Materials | ||
| Instructor | Ji,Yonghoon | ||
| Schedule | Term 2-1（Tue・2／Thu・1） | ||
| Course goals |
|---|
| To understand the basic knowledge of mechanics of materials and advanced skill for analyzing structural problem from simple to complicated structures based on finite element method |
| Course content |
| Knowledge about materials and related mechanical properties is required for the design of the machines and mechatronic systems. In this course, starting from the basics of mechanics of materials, the theory about rod's diverse deformation will be introduced. In the second half of the course, concepts and theory for finite element method which is known to be an analytical and numerical method will be introduced for solving problems in mechanics of materials with complicated geometric shapes. |
| Textbook |
| Materials will be provided. |
| References |
| David V. Hutton, Fundamentals of Finite Element Analysis, McGraw-Hill |
| Related courses |
| No |
| Prerequisites |
| Basic knowledge in physics, algebra, programming skill is required. |
| Schedule |
| 1.Basics on material mechanics, stress and strain 2.Deformation of rod: tensile and twist 3.Deformation of rod: bending and compression 4.Analysis of 3-D stress 5.Statically indeterminate beam 6.Virtual work principle 7.Review 8.Basic concepts of finite element method 9.Analysis procedure by finite element method 10.Deformation analysis of rod 11.Analysis of truss structure 12.Applications in mechanics of materials 13.Design project: discussion and presentation 14.Summary |
| How to prepare for this course Be well prepared for the course, taking it into consideration that one credit is awarded for 45 study hours including self-study time in addition to that of in total 15-hour lectures. |
| Students who will attend this course should review basic knowledge in physics, algebra, and programming. |
| Viewpoint of evaluation |
| Students will be able to understand basic knowledge in mechanics of materials and analysis scheme based on finite element method. |
| Evaluation method |
| Homework, project evaluation, mid-term exam. |
| Evaluation criteria |
| Homework, project evaluation（50％）、mid-term exam（50％） |
| Abilities/traits that can be acquired |
| ・Social competencies: broad interests, logical thinking, excellent communication ・Creative abilities: ambition for expertise and skills |
| Lecture Archive |
| What to record： No record How to broadcast：Undisclosed |