2018 Fiscal Year Research-status Report

A new measurement scheme of volumetric accuracy as a basis to develop a "portable" robotic machining system

Research Project

Project/Area Number	18K03874
Research Institution	Hiroshima University
Principal Investigator	茨木創一広島大学, 工学研究科, 教授 (80335190)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	産業用ロボット / 運動精度測定 / レーザトラッカ / 誤差補正 / 幾何学モデル
Outline of Annual Research Achievements	「オープンループレーザトラッカ測定」と呼ぶ，ロボットの位置決め精度を測定するための新しい測定法を提案し，スカラ型ロボットを対象として，その試験を行った．この測定法は，ロボットの手先に，レーザ干渉計を取り付ける．可動領域内の様々な位置にロボットの手先を位置決めしたとき，レーザ光が常に，床に設置された反射鏡に入射するように，ロボットの姿勢を制御する．それにより，ロボットの手先から反射鏡までの距離を，可動領域全体を網羅する多数の点で測定する．スカラ型ロボットを用いて実験を行った．さらに，可動領域全体を網羅する多数の測定点で得られたデータから，ロボットの幾何学パラメータを同定するアルゴリズムを構築した．一般にロボットは，アームの自重による弾性変形，関節のバックラッシュなど，非線形要因の影響も大きい．ロボットの幾何学パラメータの同定に関する過去の研究は多いが，それらのほとんどすべては，リンク長の誤差，各関節の初期角度の誤差だけをモデル化の対象としている．非線形要因の影響を考慮に入れ，各関節の運動誤差を「誤差マップ」の形で表現し，それを基礎とした新しい幾何学モデルを提案した．また，提案した「オープンループレーザトラッカ測定」法から，誤差マップの同定方法を構築した．実験によって，実際にスカラ型ロボットの2関節の誤差マップを同定した．誤差マップを同定すれば，ロボットの運動を詳細に予測できる幾何学モデルが得られる．比較測定を行い，同定した幾何学モデルから推定されるロボットの誤差軌跡と，実際の軌跡がよく一致することを確認した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 「オープンループレーザトラッカ」測定法と，それを用いたロボットの幾何学モデルの同定法を構築し，その有効性を実験で確かめることができた．同定したロボットの詳細な幾何学モデルを使って，可動領域全体で，2次元運動誤差を予測できることを確認し，その予測精度を，市販のレーザトラッカを使って比較測定した．その結果，当初の目標以上のモデル化精度が得られていることが分かった．
Strategy for Future Research Activity	提案した方法を使って，スカラ型ロボットの誤差補正を行う方法を提案し，その効果を実験で検証する．提案した方法は，現時点ではスカラ型ロボットによる2次元平面内での位置決めを対象としている．それを，6自由度ロボットを用いた3次元空間内での位置決めに拡張する．