淡々と今日も問題を解いていこう。
今日の時点では、何ともイマイチだ。もっと練らなければいけない。
1－1 機械設計【選択科目II】（平成28年）
II-2-1
近年「モデルベース開発手法」が注目されている。これは設計段階において、システムの各部品を物理モデルで表し、さらにそれらを結合し計算機シミュレーションによって性能設計を進め、上流段階での品質を確保しようとするものである。あなたが責任者として、ある製品をモデルベースで開発を進めることになったとし、下記の内容について記述せよ。
(1) 開発する製品例を１つ挙げ、その技術的課題と、そこで用いる物理モデルを２つ挙げよ。
(2) (1)の２つの物理モデル計算によって確認されるであろう製品の性能や品質を述べよ。
(3) (1)の物理モデル計算によっても評価できない製品の性質や品質とその対策について述べよ。
【解答例草稿】
◉テレプレゼンスロボットのモデルベース開発
1. テレプレゼンスロボットの技術的課題と物理モデル
テレプレゼンスロボットは、操作者が遠隔地でのコミュニケーションを行うことを旨とする。それゆえに、後述する技術的課題がある。
1.1a 操作者の意図通りに制御できる走行機能
テレプレゼンスロボットは操作者の意図通りに走行（もしくは移動）する必要がある。この機能があることで、自ら相手のいる場所まで移動し、コミュニケーションを図ることができる。
1.1b ロボットの周囲環境をタイムラグが極力生じないように伝達する通信機能
通信機能のタイムラグを極力少なくすることにより、操作者やロボットを媒体としてコミュニケーションをとる人々がストレスを感じずに使用することが可能となる。また、操作者が環境を認知し、そのアクションが即座に伝達できることで、安全性を高めることができる。
1.2a 走行モデル
想定される環境で、どのように走行するかをモデリングする。これは路面の状態により、ロボットに指示した場所に対して、その程度の誤差が生じるのかをシミュレーションするものである。また、走行時の機体の振動や、騒音等のモデリングも可能だ。
1.2b 通信機能モデル
アンテナなど、通信システムに関わる機能をシミュレーションすることも可能である。
2. 物理モデル計算により確認される性能、品質
2.a 走行モデル
走行モデルでは、意図通り走行できない条件を洗い出し、その条件に対する対策により、品質を高めることができる。
2.b 通信機能モデル
通信機のタイムラグを数マイクロ秒以内におさえることで、動的な障害物の回避など、安全に関わる操作を確実に行えるようになる。
3. 上記物理モデルで評価できない性質、品質
モデルベース開発においては、マイコンを搭載した機器の制御に関するシミュレーションや、材料力学、流体力学的なシミュレーションにより多くの性質や品質情報を取得することができる。しかし、メトリクスできない定性的な要素に関しては十分な評価はできない。たとえば、テレプレゼンスロボットの操作性や、コミュニケーションの質は、実際に試作機を通してみないと評価できない。
また、想定外の条件が重なった時にどのような挙動を示すのかまではシミュレーションできない可能性が高い。そのため、実際に試作を行い、不具合の洗い出しと信頼性試験を実施することが重要である。
4.まとめ
モデルベース開発は万能ではない。この手法が得意とする部分と苦手とする部分を見極め、その欠点を試作などで補うような開発を行うことができれば、開発期間短縮と品質向上を同時に達成することができる。
以上。
ちょっと、これでは納得できない。MBDの特徴なども説明できていないし、かなり漠然としている。これでは到底、合格点には至らない。もっと修行が必要だ。精進しよう。