大学概要 【2017年度実施分】ミニマシンの設計製作
理工学部機械工学科
No.9
実施責任者アブラハ ペトロス
本取組みは、機械工学科の3年生を対象に、設計関連科目の集大成として、ミニマシン（小型機械）の仕様設定から設計、製作、組立、評価、機械の動作実演までを一貫して行い 「ものづくりプロセス」を体験させることが目的である。製作過程では、 工程設計、仕様設計、詳細設計、製作、組立、評価を学生主体で行い、中間・最終プレゼンテーションを経て、グループごとに作品のデモを実施する。これらのプロセス において、学生同士のみならず、担当教員や専門技術員との「学びのコミュニティ」が構築される。また、失敗体験も含めた様々な経験を通じて、物事を実現するための「気づき」「学び」「行動」の重要性を実践的な学習の中で体得させる。
小グループの設計製作2017年度(3/12更新)
2018/03/12
本年度は30名の学生が11チームに分かれてミニマシンの設計製作を行った。各担当教員から以下の4テーマの設計製作をサンプルとして以下に示す。
・ 環境に適応した小型風車
地球環境への関心が高まる中，自然エネルギーを利用したクリーンエネルギへの一つとして期待が高まる風力発電機を設計製作した。従来の風車にチップベーンや風レンズを装着することにより、効率向上を図った。製作した製品を風洞で性能試験し、PDCAサイクルによる更なる性能向上を図った。
図1 完成した「小型風車」
・小型コーヒー焙煎機
高度な知識や経験が必要なコーヒー豆焙煎作業を，誰でも失敗なく、常に美味しい焙煎が出来るようになることを目指して、市販品にはない独自の機構によるコーヒー豆焙煎機を設計している。図は完成したコーヒー豆焙煎機で、独立した3つのドラム機構にすることで，3種類の豆を同時に焙煎することができる。
図2 完成した「コーヒー豆焙煎機」
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図1：完成した「小型風車」
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図2：完成した「コーヒー豆焙煎機」
・Automatic PET bottle recycling bin
Bottles made of polyethylene terephthalate (PET) are collected in recycling bins and transported to recycling centers for reuse and to reduce the amount of waste going into landfills. The task in this project is to design and manufacture a recycling bin that incorporates a machine that separate the cup from the bottle and then sort in different bins. PET drink customers trash the PET bottles (500 ml) in random directions and the machine should be capable of fulfilling the task automatically using a single motor.
図3 完成した「Automatic PET bottle recycling bin」
・歩行ロボット「メカモ」の設計製作
「メカモ」とは、自然の生物に似たアルミ製のロボットで、モータの回転運動をギアやクランクを使って複雑な動きに変換し、歩行動作させるというものである．学生たちは、それぞれのグループで模倣する生物を決め、その動きを実現するため3次元CADを用いて、機構の設計・動作シミュレーションを行い、数多くの部品を製作して組み立てる．本年度は、リンク機構だけにこだわらず、Raspberry Pi や ARDUINOなどを用いた制御にも挑戦している．
図4 完成した「歩行メカモ」
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図3：完成した「Automatic PET bottle recycling bin」
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図4：完成した「歩行メカモ」
ACTIVITY
国際研修プログラム
2018/03/12
特に本年度は、学びのコミュニティを国際的に拡大し，本学とカリフォルニア大学で同一の製作テーマを設定して本学から2件のミニマシンをカリフォニア大学のShowcaseに展示した．本学の学生は1000人以上の参加者があったShowcase に自分で設計製作したミニマシンの説明を行い，高く評価され，カリフォニア大学のTwitterにて本学のミニマシンが紹介された.
https://twitter.com/ucdavis/status/873314914693111810
映像の最後は本学の学生が設計製作した紙飛行機ランチャーです。
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Golden Gate Bridge
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UC Davis: Mech. Eng → Showcase
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Paper Airplane Launcher @showcase
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PET Recycling Machine @showcase
設計製作の要素
2018/03/12
・基本設計及び詳細設計
各グループが 基本設計・詳細設計を行うことで、目指したミニマシンに必要な仕様を明確化する。
・各部品の製作
図面通りに最終的な製品として完成するまでに各部品が必要とする形状・精度に効率よく加工することを技術員の指導のもとで行う。
小グループの設計製作2017年度(3/12更新)
2018/03/12
本年度は30名の学生が11チームに分かれてミニマシンの設計製作を行った。各担当教員から以下の4テーマの設計製作をサンプルとして以下に示す。
・ 環境に適応した小型風車
地球環境への関心が高まる中，自然エネルギーを利用したクリーンエネルギへの一つとして期待が高まる風力発電機を設計製作した。従来の風車にチップベーンや風レンズを装着することにより、効率向上を図った。製作した製品を風洞で性能試験し、PDCAサイクルによる更なる性能向上を図った。
図1 完成した「小型風車」
・小型コーヒー焙煎機
高度な知識や経験が必要なコーヒー豆焙煎作業を，誰でも失敗なく、常に美味しい焙煎が出来るようになることを目指して、市販品にはない独自の機構によるコーヒー豆焙煎機を設計している。図は完成したコーヒー豆焙煎機で、独立した3つのドラム機構にすることで，3種類の豆を同時に焙煎することができる。
図2 完成した「コーヒー豆焙煎機」
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図1：完成した「小型風車」
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図2：完成した「コーヒー豆焙煎機」
・Automatic PET bottle recycling bin
Bottles made of polyethylene terephthalate (PET) are collected in recycling bins and transported to recycling centers for reuse and to reduce the amount of waste going into landfills. The task in this project is to design and manufacture a recycling bin that incorporates a machine that separate the cup from the bottle and then sort in different bins. PET drink customers trash the PET bottles (500 ml) in random directions and the machine should be capable of fulfilling the task automatically using a single motor.
図3 完成した「Automatic PET bottle recycling bin」
・歩行ロボット「メカモ」の設計製作
「メカモ」とは、自然の生物に似たアルミ製のロボットで、モータの回転運動をギアやクランクを使って複雑な動きに変換し、歩行動作させるというものである．学生たちは、それぞれのグループで模倣する生物を決め、その動きを実現するため3次元CADを用いて、機構の設計・動作シミュレーションを行い、数多くの部品を製作して組み立てる．本年度は、リンク機構だけにこだわらず、Raspberry Pi や ARDUINOなどを用いた制御にも挑戦している．
図4 完成した「歩行メカモ」
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図3：完成した「Automatic PET bottle recycling bin」
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図4：完成した「歩行メカモ」
