超精密組立作業における作業者の技の計測とモデル化に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650134
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 山本 佳男 東海大学, 工学部, 助教授 (20272114)
• 研究分担者: 小金澤 鋼一 東海大学, 工学部, 助教授 (10178246)
• キーワード: 組立 / 自動化 / 技量 / 挿入 / 情報機器 / ポリゴンミラー / 力覚 / センシング

研究概要

本年度は、申請に先駆けて実施した予備実験を参考に、計測システムの開発および計測実験を行った。予備実験で用いた市販の6軸力センサのモーメントに関する感度が低過ぎたため,まず測定感度の高いモーメント計測用センサを開発した。その結果、直線性、方向分離性、ヒステリシス共に性能の高い2軸モーメントセンサを実現した。さらに本年度は、軸と穴の効果的な位置合わせ方法の導出や、力に関する情報の解析精度の向上を目的として、挿入される軸の作業中の姿勢(傾き)変化も同時に測定した。本年度は2度にわたる計測システムの改良を行いそれぞれ計測実験を実施した。なおモーメントセンサは2回目の実験でのみ使用した。初回の実験では姿勢を計測するためにレーザポインタ(粗い姿勢計測)とオートコリメータ(精密な姿勢計測)を併用した。そこではポリゴンミラーユニットを市販の6軸力覚センサに搭載固定し、また軸受部のついたポリゴンミラー装着のための挿入ジグ側には、姿勢測定のためのレーザポインタを取り付けた。上方約2mの高さにあるスクリーン上に投射されたポイントの軌跡を下からビデオカメラで撮影した。ビデオの撮影速度は毎秒30フレームであり、姿勢変化の読み取りは実験終了後にフレーム毎にレーザポイントの座標位置を調べることにより行った。しかしながらオートコリメータの測定範囲が余りに狭すぎるため、計測に失敗する回数が多かったため2回目の実験ではレーザポインタの測定感度を光学的に増幅することで姿勢計測方法の改善を図った。さらにレーザポイントの座標位置の読み取りもCCDカメラと画像処理を用いて計測作業の自動化を推進した。その結果、力・モーメント・姿勢ともにほぼ所望のデータを計測できるシステムを構築することができた。2度にわたる計測実験を通じて、熟練者と非熟練者の間には物理情報的な観点から作業パターンに明らかな差異があることを確認できた。

研究成果

• [文献書誌] 橋本, 山本, 伊藤, 大久保: "超精密組立作業における力と姿勢情報の計測"第19回日本ロボット学会学術講演会予稿集. (2001)
• [文献書誌] Yamamoto, Hashimoto, Okubo, Itoh: "Measurement of Force Sensory Information for the Automation of Ultra-Precision Assembly Tasks"Proceedings of 2001 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. Vol.1. 395-400 (2001)
• [文献書誌] Yamamoto, Hashimoto, Okubo, Itoh: "Task Analysis of Ultra-Precision Assembly Processes for Automation of Human Skills"Proceedings of 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Vol.3. 2093-2098 (2001)
• [文献書誌] 鈴木, 山本: "情報機器の精密組立における作業スキルの計測と解析"日本機械学会関東学生会第41回卒業研究発表講演会前刷集. (2002)
• [文献書誌] 塩田, 鈴木, 橋本, 山本, 米山, 大久保, 伊藤: "精密挿入組立作業における諸力学量の計測と解析"2002年度精密工学会春季大会学術講演会論文集. (2002)