多自由度システムを用いた切削加工支援による薄肉工作物の高精度加工
| Project/Area Number |
23K13229
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田島 真吾 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70862308)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 産業用ロボット / 薄肉工作物 / 切削加工 / 軌跡生成 / 軌道制御 |
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| Outline of Research at the Start |
複雑な薄肉工作物を切削加工する際に生じる工作物の変形や振動を抑制するため，６軸産業用ロボットを用いた工作物の支持による加工支援が考えられる．本研究では，薄肉工作物の高精度切削加工に必要となる工作物の振動特性の最適化を目的とし，産業用ロボットによる切削加工支援システムを構築する．(1)薄肉工作物を支持するエンドエフェクタの開発，(2)工作物の変形や振動を抑制する支持位置の選択，(3)加工機との同期制御のための速度プロファイルの生成を行い，薄肉工作物が有する振動特性の制御を実現する．その結果，従来の工作機械のみでは実現不可能であった，複雑な自由曲面形状に対する高精度な薄肉切削加工が実現できる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，薄肉工作物の高精度切削加工に必要となる工作物の振動特性の最適化を目的とし，産業用ロボットによる切削加工支援システムを構築する．具体的には，（１）薄肉工作物を支持するエンドエフェクタの開発，（２）工作物の変形や振動を抑制する支持位置の選択，（３）加工機との同期制御のための速度プロファイルの生成を行い，薄肉工作物が有する振動特性の制御を実現する．本研究成果により，従来の工作機械のみでは実現不可能であった，複雑な自由曲面形状に対する高精度な薄肉切削加工を実現する．
初年度である本年度には，工作物支持時の産業用ロボットの姿勢による機体剛性の変化を考慮したロボット姿勢制御法の検討を行った．具体的には，ロボットと手先機構が有する運動学的冗長性に注目して，冗長関節と機体剛性の関係性を表すことで，工作物支持に重要となる高い機体剛性が実現できるロボット姿勢の選択法を提案した．また，FIRフィルタを用いた産業用ロボットの軌跡生成法を提案し，工作機械による切削加工を産業用ロボットにより支援するために必要であるロボットと加工機の同期制御の実現可能性について検証した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画の通り工作物支持ロボットの最適な位置姿勢制御については示すことが出来た．加えて，次年度に実施する加工実験に向けて，ロボットと加工機の同期制御を実現する実験装置の設計が完了できた．一方で，本年度に実施予定であった，薄肉工作物のモード形状の変化及び振動への影響を明らかにし，エンドエフェクタ開発するという内容は完了せず次年度に繰り越した．しかしながら，次年度に予定していたフィルタリングによる速度生成法については検証を実施することが出来た．次年度は，薄肉工作物に関する特性評価の遅れを取り戻し，エンドエフェクタ開発および切削加工試験を実施することで当初の目標を達成できると考えている．以上を総合的に踏まえた上で，現在までの達成度はおおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
工作物の振動状態を計測するとともに，支持位置の最適化を実現する．加えて，工作物を支持するエンドエフェクタを産業用ロボットに取り付けることで切削加工支援システムを構築し，提案する加工支援ロボットの有用性についてＮＣ工作機械と同期させた加工実験による検証を行う．
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
