2017 Fiscal Year Research-status Report
小型自走ロボットとロボットアームによる分散協調型フレキシブル精密生産法の創出
| Project/Area Number |
16K06178
|
|---|
| Research Institution | Yokohama National University |
|---|
Principal Investigator |
渕脇 大海 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20377021)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 良巳 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (10315830)
樋口 丈浩 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (20403652)
前田 雄介 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50313036)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | ロボットアーム / 位置決め誤差 / 自走ロボット / ゼロシフト / 圧電アクチュエータ / 組立誤差 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
H28予定の「①広域誘導、②精密誘導」①は、三台誘導の論文執筆の準備を行っている．また予定外の外界式の二次元エンコーダの開発に成功しており，１０ｃｍ四方の範囲内であれば0.1μｍ程度の分解能での誘導技術を確立した．②は、内界エンコーダの測定誤差が想定外に大きかったため，その削減に取り組んだ．差動計測によりノイズを大幅削減し，４つのエンコーダの組立誤差と計測変位との関係をモデル化し、校正式を導出・適用し，測定誤差を約半分に削減した．H30は、内界エンコーダの測定誤差をさらに削減すし、顕微画像のパターンマッチによる累積誤差削減と外界／内界エンコーダの連携を研究する．
H29予定の「③広域誘導と精密誘導の融合、④ロボットアームと自走ロボットの協調作業法」③は、内界エンコーダの三軸並列ナノスケールサーボ制御では状態FB制御の実験結果をスペクトル解析する事で、圧電アクチュエータのゼロシフトの影響をゲイン曲線の変化として定量評価する事に成功した．１～５サイクルのゼロシフトは、モデル誤差として扱う必要があるため、H∞制御をシミュレーションしている．③、④は，H30の課題として引き続き取り組む．
H30予定の「⑤微小部品の自動組立、⑥分散協調型フレキシブル精密生産システム」については，⑤、⑥の準備として，H29に導入した垂直多関節型ロボットアームの繰り返し誤差を定量評価し、初期と終端の位置姿勢が同じならば、偏差は10μｍ以内に収まるが、位置決め誤差は、初期位置姿勢により最大４０μｍ程となる結果を得た．H30は，⑤、⑥のために，顕微カメラ、エンコーダによるロボットアームの計測と制御，自走ロボットによるロボットアームのXYθの誤差補正，液架橋力マニピュレータによる自動組み立て技術の開発を行い，作業効率、エネルギー効率，作業空間利用効率などの既存技術との定量比較を行う．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H28予定の「①広域誘導、②精密誘導」①は、三台までの誘導のアルゴリズム、基礎技術は確立しており、現在、論文執筆の準備を行っている．また当初の計画にはなかったが，外界式の二次元エンコーダの開発に成功しており，１０ｃｍ四方の範囲内であれば0.1μｍ程度の分解能で精密な自走ロボットの誘導できる技術を確立した．②は、外界エンコーダを使用すれば，XY軸は当初の目標値を大きく上回るが，姿勢角度の計測範囲に限界があるため，姿勢角のデッドレコニング計測のために内界エンコーダが必要と判断した．初めに差動計測により内界エンコーダのノイズを削減し，エンコーダの組立誤差と計測変位をモデル化し、キャリブレーションした．その結果，測定誤差を約半分に削減した．H30は、内界エンコーダの測定誤差をさらに削減するとともに、顕微画像による位置計測と外界／内界エンコーダの連携を研究する．
H29予定の「③広域誘導と精密誘導の融合、④ロボットアームと自走ロボットの協調作業法」③は、内界エンコーダの三軸並列ナノスケールサーボ制御を研究し，状態FB制御の実験結果をスペクトル解析する事で、圧電アクチュエータのゼロシフトの影響をゲイン曲線の変化として定量評価する事に成功した．過渡状態（１～５サイクル）のゼロシフトは、モデル誤差として扱う必要があるため、H∞制御（ロバスト制御）のアルゴリズムを設計しシミュレーションしている．④はH30予定の「⑤微小部品の自動組立、⑥分散協調型フレキシブル精密生産システム」の準備として，H29に導入した垂直多関節型ロボットアームの繰り返し誤差を定量評価し、初期と終端の位置姿勢が同じならば、偏差は10μｍ以内に収まるが、位置決め誤差は、初期位置姿勢により最大４０μｍ程となる結果を得た．ロボットアームの最大４０μｍの位置誤差の自走ロボットによる補正法を検討した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
H30は，②精密誘導として内界エンコーダの測定誤差をさらに削減するとともに，顕微画像のパターンマッチングによる累積誤差の削減と外界／内界エンコーダの連携を研究する．
③広域誘導と精密誘導の融合と，④ロボットアームと自走ロボットの協調作業法を引き続き継続する．
⑤微小部品の自動組立、⑥分散協調型フレキシブル精密生産システムのために，顕微カメラ、エンコーダなどによる計測を行って，ロボットアーム、自走ロボットのフィードバック制御システムを研究する．自走ロボットによるロボットアームのXYθの誤差の補正，液架橋力マニピュレータによる自動組み立て技術の開発を行い，作業効率、エネルギー効率，作業空間利用効率などの既存技術との定量比較を行う．
|
