Ensuring volumetric accuracy of an industrial robot to extend its offline programming applications

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01228
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Ibaraki Soichi 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80335190)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 産業用ロボット / 空間精度 / 誤差補正 / ロボット切削 / アーム型座標測定器 / レーザトラッカ

Outline of Final Research Achievements

In today’s manufacturing industry, most industrial robots are programmed by the teach method. In near future, many robots will be programmed offline based on a virtual model. Then a robot’s volumetric accuracy i.e. the positioning accuracy with respect to the command position arbitrary given in the entire workspace, will be crucial to successfully perform the given task.
This project proposed a new kinematic model of a robotic manipulator to precisely predict its volumetric accuracy. By implementing the numerical compensation based on it, experiments showed significant improvement of robot volumetric accuracy over the entire workspace. The proposed compensation was applied to new robot applications, requiring higher volumetric accuracy, namely the robotic machining and articulated arm coordinate measuring machines.

Free Research Field

加工学および生産工学関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

製造現場の人手不足が今後進み，ものづくりのなかで産業用ロボットの役割が増すのは，確実に思える．ロボットの用途を現状より飛躍的に広げるには，コンピュータ上でロボットをプログラムするオフラインプログラムが必須であるが，そのための課題のひとつは，ロボットは位置決め精度が悪いことである．
本研究では，工作機械の空間誤差の補正を応用し，ロボットの位置決め誤差を可動領域全体で高精度に予測し，補正する方法を構築した．それによって，ロボットの新しい用途を開拓する研究を行った．すなわち，①「ポータブルな工作機械」としてのロボット切削加工システム．②アーム型3次元座標測定機の高精度化，である．