2022 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of nonlinear modeling method for high-speed food handling
| Project/Area Number |
20K04406
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
王 忠奎 立命館大学, 理工学部, 准教授 (50609873)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川村 貞夫 立命館大学, 理工学部, 教授 (20186141)
平井 慎一 立命館大学, 理工学部, 教授 (90212167)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 食品ハンドリング / 食品粘弾性 / 食品３D形状 / 食品摩擦係数 / ロボットエンドエフェクタ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度～2022年度に渡って，食品モデリングとパラメータ推定，食品特性計測，ロボットエンドエフェクタ開発と高速実験を行なってきた．具体的な実績は下記の通りである．
１．食品の粘弾性を表すためにばねとダンパーを含めた3要素モデルを提案し，定式化を行った．モデルにかかわる3つの物理パラメータを効率的に推定するため，1回だけの把持及び保持テストで粘弾性パラメータを推定する手法を提案し，唐揚げや天ぷらを用いて実験検証を行なった．
２．食品ハンドリングに大きく影響する食品物理特性を計測した．食品粘弾性と摩擦係数の計測を行うため，力制御できる計測装置を開発した．3要素モデルのパラメータ推定手法を用いて，粘弾性を計測した．摩擦係数は食品を把持した後に外力で滑らせて，力センサで計測した接線力と法線力の比で計算した．3Dスキャナーを用いて様々な食品の3D形状を計測した．
３．食品の特性に基づいて，ロボットエンドエフェクタを開発した．1番目は脆弱で滑りやすい食品や水産物を把持するため，掬い込みソフトグリッパを開発した．摩擦係数が0と近いゲルサンプルや様々な食品と水産物を用いて把持実験を行った．2番目は複数のキュウリを同時に箱詰めするためのロボットハンドである．北海道の選果場で2回実証実験を行い，傷つけずに9本のキュウリを同時に箱詰めできた．3番目はカキフライを高速でトレイに入れる作業用のソフトグリッパである．ソフトグリッパに適切な剛性を持たせるために有限要素シミュレーションを行い，剛性設計を行った．パラレルロボットを用いて高速トレイ入れ実験を行った．重さが16gと40gのカキフライに対して，それぞれのタクトタイムは90個／分と80個／分を実現できた．グリッパの耐久性を調べ，接触ありで200万回を超えた．
これらに基づいて，論文誌論文18本，国際会議論文12本，国内学会発表22回の実績があった．
|
