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

确保工业机器人的体积精度以扩展其离线编程应用

• 批准号: 21H01228
• 负责人: 茨木 創一
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01228/
• 关键词: 産業用ロボット; 空間精度; 誤差補正; レーザトラッカ; ロボット切削; 運動精度; 幾何学モデル; 測定

1. 提案したモデルの予測精度の評価：　本研究の核は，6軸ロボットの3次元位置決め誤差を高精度に予測するために，各回転軸の角度位置決め誤差をルックアップテーブルの形でモデル化した，新しい幾何学モデルを提案したことである．また，このモデルを実験で同定する手法を構築した．2022年度は，任意の動作経路に対する，位置決め誤差（軌跡精度）を提案したモデルで予測し，実際の誤差との差をレーザトラッカ測定で比較した．この実験を，様々な動作経路や，異なる幾つかの6軸ロボットを使って，実験で検証したところ，ほぼすべて条件で，従来モデルと比べて明確に高い予測精度を示すことを確認した．また，このモデルを使った誤差補正も試験し，高い補正性能を確認した．そのため，提案した6軸ロボットの幾何学モデルの基本的な有効性は，十分に確認できたと考える．2. 提案したモデルの改善：　また，提案したモデルの予想精度をさらに改善するために，特に，手先の重量物や，ロボットのリンク自体に作用する重力が，位置決め誤差に及ぼす影響をモデル化する方法を構築した．3. アーム型座標測定器へ適用：　ロボットの空間精度が性能に直結するアプリケーションとして，アーム型座標測定器へ適用を研究した．現在，ロボットの手先に計測器をつけ，対象物の3次元形状を測定する製品が急速に普及しているが，工業製品の形状測定のデファクト・スタンダードである3次元測定器 (CMM) と比べて，測定精度は大幅に低い，と一般に認識されている．提案法によって，ロボットの位置決め誤差を正確に予測できれば，アーム型座標測定器の測定精度の向上に直結する．アーム型座標測定器のモデルを同定する方法を提案し，その実験を行った．

1. This paper presents an evaluation of the prediction accuracy of the proposed method. The proposed method is based on the analysis of the three-dimensional position determination error of the 6-axis rotation and the high-precision prediction of the angular position determination error of each rotation axis. In 2022, the position determination error (trajectory accuracy) of any motion path was proposed and the actual error difference was measured and compared. This is the first time that a 6-axis sensor has been tested for accuracy. The condition of the sensor is that the sensor has a higher accuracy than that of the sensor. The error correction is confirmed. 6-axis geometry is the fundamental property of the proposal. To improve the accuracy of the proposal, especially the weight of the hand, the gravity of the body, the position error, and the influence of gravity on the structure of the proposal. The application of this coordinate measuring instrument is studied in terms of its spatial accuracy and performance. At present, the advanced manual measuring instrument is used to measure the three-dimensional shape of the image object. The product is rapidly popularized. The shape measurement of industrial products is much lower than that of the three-dimensional measuring instrument (CMM). The accuracy of the proposed method is directly related to the accuracy of the position determination error. A new method for determining the coordinates of a multi-dimensional coordinate system is proposed.

项目成果

ロボットの制御装置及び制御方法

机器人控制装置及控制方法

• 发表时间: 2021

Novel six-axis robot kinematic model with axis-to-axis crosstalk

• DOI: 10.1016/j.cirp.2021.04.079
• 发表时间: 2021-07-09
• 期刊: CIRP ANNALS-MANUFACTURING TECHNOLOGY
• 影响因子: 4.1
• 作者: Ibaraki, S.;Fukuda, K.;Yoshioka, H.
• 通讯作者: Yoshioka, H.

Novel kinematic model of a SCARA-type robot with bi-directional angular positioning deviation of rotary axes

• DOI: 10.1007/s00170-022-08943-5
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
• 作者: Nan Zhao;S. Ibaraki

Kinematic Modeling of Six-Axis Industrial Robot and its Parameter Identification: A Tutorial

• DOI: 10.20965/ijat.2021.p0599
• 发表时间: 2021
• 期刊: Int. J. Autom. Technol.
• 作者: M. Alam;S. Ibaraki;Koki Fukuda

Inclusion of Bidirectional Angular Positioning Deviations in the Kinematic Model of a Six-DOF Articulated Robot for Static Volumetric Error Compensation

• DOI: 10.1109/tmech.2022.3156056
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: IEEE/ASME Transactions on Mechatronics
• 作者: M. Alam;S. Ibaraki;Koki Fukuda;S. Morita;H. Usuki;Naohiro Otsuki;Hirotaka Yoshioka