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手動注湯に対する注湯状態推定と熟練注湯技能を再現する注湯制御システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04016
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
研究機関山梨大学

研究代表者

野田 善之  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60426492)

研究分担者 今村 孝  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10422809)
中山 栄浩  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (40227971)
阿部 壮志  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (60756469)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード鋳造 / 注湯制御 / 状態推定 / 技能評価 / 鋳造産業 / モデルパラメータ同定 / 技能解析 / 流量推定 / 作業と品質の関係解析 / 注湯 / モデリング / 注湯流量推定システム / センサーフュージョン
研究成果の概要

鋳造産業における注湯工程は鋳物品質に影響を及ぼす工程であることから、熟練者の注湯作業を忠実に再現する自動注湯機の開発が求められている。そこで、本研究では作業者による手動注湯を計測し、注湯技能を解析する注湯技能評価システムを開発する。そして、注湯技能評価システムで得られた注湯流量データを教示データとして自動注湯機で再現する注湯制御システムを開発する。本研究の成果では、開発した技能評価システムで手動注湯を定量的に評価できることを示した。また、注湯流量を教示データとした注湯制御システムを実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

鋳造産業における注湯工程は鋳物の品質に多大に影響を与えるが、高温の溶融金属を鋳型へ注ぐ工程のため計測および解析が難しく、注湯工程に起因する不具合の改善が困難となっている。本研究は熟練注湯作業を計測・解析できる技能評価システムを開発し、自動注湯機で熟練注湯技能を再現する注湯制御システムを開発した。この研究成果により、鋳物品質のばらつきを抑え、かつ技能継承にも活かすことができ、鋳造産業の作業環境改善と品質向上に貢献できる技術的基盤を構築した。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Model-Based Flow Rate Control with Online Model Parameters Identification in Automatic Pouring Machine2021

    • 著者名/発表者名
      Kabasawa Nobutoshi, Noda Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Robotics

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.3390/robotics10010039

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Implementation and Experimental Verification of Flow Rate Control Based on Differential Flatness in a Tilting-Ladle-Type Automatic Pouring Machine2019

    • 著者名/発表者名
      Noda Yoshiyuki、Sueki Yuta
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9 号: 10 ページ: 1978-1978

    • DOI

      10.3390/app9101978

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 鋳造業の注湯作業における注湯流量推定と作業評価2020

    • 著者名/発表者名
      野田善之, 松本圭司, 雑賀利信
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 実用取鍋における注湯状態を高精度に表現できる注湯流量モデル2020

    • 著者名/発表者名
      樺沢暢俊, 野田善之
    • 学会等名
      日本鋳造工学会第176回全国講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 垂直多関節ロボットを用いた液体容器傾動による注水流量制御2020

    • 著者名/発表者名
      雨宮敦, 野田善之
    • 学会等名
      第38回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] オンラインモデルパラメータ同定を用いたフィードフォワード型注湯流量制御の高精度化と同定の高速化2020

    • 著者名/発表者名
      樺沢暢俊, 野田善之
    • 学会等名
      第63回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] オンラインモデルパラメータ同定を備えた注湯流量制御システムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      樺沢暢俊, 野田善之
    • 学会等名
      第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 取鍋形状の3Dデータを活用した流量制御システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      樺沢暢俊, 野田善之
    • 学会等名
      日本鋳造工学会第174回全国講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Flow Rate Feedback Control in Tilting-ladle-type Pouring Robot with Direct Manipulation of Pouring Flow Rate2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Sueki, Yoshiyuki Noda
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Verification of Flow Rate Estimation Using Extended Kalman Filter in Tilting-ladle-type Automatic Pouring Machine2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Sueki, Yoshiyuki Noda
    • 学会等名
      Asia Pacific Measurement Forum on Mechanical Quantities 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Teaching-and-playback Approach based on Pouring Flow Rate in Tilting-ladle-type Pouring Machine2018

    • 著者名/発表者名
      Taito Yajima, Yoshiyuki Noda
    • 学会等名
      Young Researchers Seminar in 73rd World Foundry Congress
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Operational Assistance System with Direct Manipulation of Flow Rate and Falling Position of Outflow Liquid in Tilting-ladle-type Pouring Machine2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Sueki, Yoshiyuki Noda
    • 学会等名
      73rd World Foundry Congress
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 注湯流量操作型注湯ロボットにおける拡張カルマンフィルタを用いた流量推定および流量フィードバック制御の開発2018

    • 著者名/発表者名
      末木裕太, 野田善之
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 注湯シミュレータによる注湯技能を安全に習得できる教示訓練システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      矢嶋泰斗, 野田善之
    • 学会等名
      日本鋳造工学会第172回全国講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 鋳造プロセスにおける注湯技能獲得のためのスキルトレーニングシミュレータの開発2018

    • 著者名/発表者名
      矢嶋泰斗, 野田善之
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] http://www.me.yamanashi.ac.jp/lab/noda/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 注湯制御技術に関する紹介

    • URL

      http://www.me.yamanashi.ac.jp/lab/noda/research/pouring_robot.htm

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 注湯状態の推定システム2020

    • 発明者名
      野田善之,樺沢暢俊,末木裕太
    • 権利者名
      国立大学法人山梨大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-012528
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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