Ensuring volumetric accuracy of an industrial robot to extend its offline programming applications
| Project/Area Number |
21H01228
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
茨木 創一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80335190)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | 産業用ロボット / 空間精度 / 誤差補正 / ロボット切削 / アーム型座標測定器 / レーザトラッカ / 運動精度 / 幾何学モデル / 測定 |
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| Outline of Research at the Start |
現在，産業用ロボットのほとんどは，人間が操作盤を使ってロボットを動かし，それを記憶させる，「ティーチング」によってプログラムされる．ロボットが近い将来，バーチャルモデルによるプログラミングだけで運用されるようになれば，作業の成否はロボットの空間精度が決める．可動領域内の任意の点に位置決めしたとき，指令位置と実際の位置の3次元誤差を「空間誤差」と呼ぶ．本研究の目的は，ロボットの可動領域内のどこでも，空間誤差を高い精度で予測できるモデルを構築することと，それを用いたモデルベース補正法を構築することである．応用実証として，①ロボット切削加工システム．②アーム型3次元座標測定器，への適用を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 誤差補正のための新しい幾何学モデル： 本研究の核は，6軸ロボットの3次元位置決め誤差を高精度に予測するために，各回転軸の角度位置決め誤差をルックアップテーブルの形でモデル化した，新しい幾何学モデルを提案したことである．このモデルの誤差予測の性能を，様々な動作経路や，異なる幾つかの6軸ロボットを使って，実験で検証したところ，ほぼすべての条件で，従来モデルと比べて明確に高い予測精度を示すことを確認した．また，このモデルを使った誤差補正も試験し，高い補正性能を確認した．そのため，提案した6軸ロボットの幾何学モデルの基本的な有効性は，十分に確認できた．
2. ロボット切削システム：本研究の成果の応用実証として，ロボットを使った切削加工システムへ適用した．ロボットの本質的な長所は，ポータビリティ（可搬性）にある．すなわち，工作機械よりもはるかに小さいロボットを使っても，加工が必要な箇所に自ら移動し，切削加工が行える．ただし，最大の課題は加工精度が悪いことである．本研究では，我々のモデルを用いた補正を行うことで，加工精度を向上することも目的とした．本年度は，ロボットを使って切削試験を行うための実験システムを構築し，加工精度を調べるための加工試験を実施した．
3. アーム型座標測定器へ適用： 6軸（7軸）ロボットアーム構造を持ち，人間が操作をして手先のプローブを対象物に接触させ，対象物の3次元形状を測定するアーム型座標測定器は，ポータビリティに優れた，製造現場での測定器として普及しつつある．課題は，工業製品の形状測定のデファクト・スタンダードである3次元測定器 (CMM) と比べて，測定精度が大幅に低いことである．本研究で提案したモデルと，その同定法を，アーム型座標測定器に合わせて拡張した．実験でモデルを同定し，アーム型座標測定器の測定精度を可動領域全体で向上できることを確認した．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(21 results)
