東京科学大学：体験授業

２月８日（土）に、本校生徒１１名が東京科学大学を訪問して、特別講義を受講してきました。講義していただいたのは、工学院教授の岩附信行先生でした。内容は、「モーター１つで動く、歩行ロボットの脚機構を創る！」です。
昨年の１０月から、東京工業大学と東京医科歯科大学が統合されて、新しく「東京科学大学」に変わったことなどを含めて、大学の概要について話していただいた後に、機械工学で扱っている内容を紹介していただきました。
本題は、ロボットに使われる脚をどのように動かすのかということでした。例えば、人間の脚を考えた場合、関節が腰、膝、足首の３つあるので、単純にロボットで再現しようとすると、モーターが３つ必要になります。ところが、脚を動かすために、モーターを３つ搭載すると、どうしても重くなってしまうし、値段も高くなってしまいます。これをできるだけ少ないモーターで動かすにはどうすれば良いのか、ということを教えていただきました。

動かすために必要なモーターの数は、次の式で決まるそうです。

Ｆ（機構の自由度：モーターの数）　＝　３Ｎ（運動するリンク数）　ー　２Ｊ（関節数）

リンク数とは、人間で例えると骨の数となるでしょうか。脚を単純化した描くときの棒の数です。
普通は、Ｎ＝３、Ｊ＝３なので、

Ｆ　＝　３×３　ー　２×３　＝　３

となって、モーターが３つ必要となります。
これを、例えば、脚のパーツを５個にして、動く関節の数を７にすると、

Ｆ　＝　３×５　ー　２×７　＝　１

となって、１つのモーターで、脚を動かすことができるそうです。さらに、同じ軸にもう一つの脚をつけて、動きをずらしてあげれば、なんと、２足歩行の脚を創ることができるのです。

説明を受けたあと、実際に模型を製作して、その動きを確認してみました。生徒１１名に対して、引率教員が６名参加して、教員も熱心に模型の製作に参加してきました。

講義のあとは、生徒たちから、質問がたくさん出てきて、充実した時間を過ごすことができました。長い時間、お付き合いいただいた岩附先生に感謝申し上げます。