工学基礎実習

- Introduction to Manufacturing Techniques -

各学科ごとに約2名ずつ計7~8名を1つの班とし、6班で1グループとして右の写真に示したテキストにしたがって、大きく下記の3つの実習テーマを各グループでローテーションで実習を行う。

また、全体は力学波動の各曜日のクラス(1+2、3+4、5+6、7+8)のペアで実習クラスを構成し、1+2クラスは月曜日に実習を実施、3+4クラスは火曜日に実習を実施、5+6クラスは水曜日に実習を実施、7+8クラスは金曜日に実習を実施する。

実習テキスト

出版:学術図書出版社

ISBN:978-4-7806-0889-2

デジタル回路実習(4週間)

デジタル制御の基礎となる電子回路実習

2進数とその演算(d1実習)

デジタル回路やコンピュータ内部の信号を表すために使用される2進数の学習と回路上やコンピュータ内部で行われる演算(論理演算)の学習を行う。

リセット回路の作製(d2実習)

ブレッドボードを使ったLEDの点灯回路をつくり、電圧測定などを行ってテスタなどの使い方を習得する。インバータIC(74HC14)を用いたリセット回路をつくり、ICの基本的な使い方を学ぶ。

直流モータをモータ制御用IC(7291P)を用いて動かす(順転、逆転、停止)。

この技術を習得することにより後期実習で作製するロボット(Hama-Bot)の動きを制御する原理を学ぶ。次に、カウンタIC(74HC191)をつないで、モータを自動で制御する。

加算回路を作製することで、コンピュータ内部の演算が、論理演算の組み合わせにより実現されていることを体感する。また、これまでのデジタル回路実習の集大成として、実装図に頼らずに回路を作製する。

まず、XOR-IC(74HC86)やAND-IC(74HC08)を用いて2進数2桁の加算回路をつくる。

次に、2進数の計算結果をBCD-7セグメントデコーダICを用いて、10進数表示する回路をつくる。

自律走行ロボット制御実習(4週間)

教材ロボットArduino-Shield-Botを用いたプログラミング実習

1週目:Arduinoによるプログラム構築の概要

教材ロボットであるAruduino-Shield-Botへのプログラム構築の概要を解説する。各自のコンピュータでプログラムを作成し,ロボットのマイコンであるArduinoを動作させながら,プログラミングの概念や利用するプログラミング言語の文法また,マイコンのポート制御に関して学習する。

2週目:Arduino-Shield-Bot実習1

Arduino-Shield-Botに搭載した基板上のLEDやスピーカといった外部機器やロボットの車輪の制御を通して,デジタル出力やアナログ出力の概念を学習する。

3週目:Arduino-Shield-Bot実習2

Arduino-Shield-Botに各種センサを取り付け,デジタル入力やアナログ入力の概念を学習する。また,入力状況に応じた動作の場合分けなど,ロボットの動作を複雑化させる。

4週目:Arduino-Shield-Bot実習3

Arduino-Shield-Botに複数のセンサを取り付け,床面に引いたラインへの追従走行など,複雑な条件での動作を行う。

Hamaボード製作実習(4週間)

マイコン実習オリジナルボードの製作実習

1週目:安全教育と課題達成学習

実習を安全に進めるために必要な基礎知識の習得やグループ活動,また実習で課されるレポートの書き方の学習を行う。

2週目:Hamaボード製作実習1

合成樹脂板へArduino基板やブレッドボードを取り付けるために,ミニドリルや卓上ボール盤を用いて穴あけ加工を行う。いくつかの樹脂材料を観察し,材料の持つ特性や用途など物性的評価も行う。

3週目:Hamaボード製作実習2

HamaボードとしてArduinoに搭載する電源シールドへ電子部品を実装するためにはんだ付けを学ぶ。いくつかの金属材料へのはんだ付けを観察し,はんだ付けの原理への理解を深める。また,完成した基板の回路検証を通して,テスターの使い方も習得する。

4週目:Hamaボード製作実習3

Arduino基板の基本構成部品を用いて,マイコン制御の基本概念を習得する。また,作成したHamaボードのブレッドボード上に簡単な入出力回路を製作し,入出力の基本概念を理解する。

Hamaボードのブレッドボード上に簡単な回路を組立て、動作検証用のプログラムを作成してHamaボードの動作検証を行う。動作に問題があれば原因を突き止め修理等を行う。Hamaボードを使って入出力の基本回路を組立て、その回路に応じたプログラムを作成し、動作状況を観察して、入出力の基本回路を理解する。


自己理解と目標設定

行動特性の自己評価と解説ワークショップ

自身の行動特性をスチューデントEQにより自己評価する。また,解説ワークショップにより自己理解を深め,今後のものづくり活動の目標設定を行う。