垂直多関節型ロボットの機械的特性を考慮した機械加工工程計画支援技術の開発

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本研究は、令和４年度から６年度までの３年間で実施する予定としており、具体的な研究の内容は、Ⅰ．機械加工用垂直多関節型ロボットの姿勢ごとの手先位置における静的なコンプライアンス、振動モードと、各関節軸の加減速特性についてのデータベース作成、Ⅱ. 多関節型ロボットに対応した荒加工工具経路の生成と、加工途中の被加工物形状に対する効率的な加工経路の導出、Ⅲ. 多関節型ロボットに対応し表面仕上げ研削／切削経路の生成と、加工対象物の最適配置の導出、の３つ段階からなる。このうち、2022年度には特にⅠ．の研究課題について「機械加工用垂直多関節型ロボットの姿勢ごとの手先位置における静的なコンプライアンス、各関節軸の加減速特性」の調査を実施した。ロボット座標系上での手先位置座標・手先姿勢ごとに外部からの荷重発生時の変位量を自動的に計測する機構を開発し、ロボットの作業空間を一定間隔で分割した離散位置における剛性の傾向を把握するためのデータベースについての構築を実現した。また、各関節軸の加減速特性について、実機上での試験による調査を行い、位置・姿勢指令に対する工具の実送り速度、および運動時の手先位置の幾何的偏差を計算機モデルを用いて事前推定するシミュレーションシステムの開発を行った。Ⅱ. の多関節型ロボットに対応した荒加工工具経路の生成においても、まず、積層造形物の仕上げ加工に問題を限定した上で、サポート形状の切断と除去といったアプリケーションについて、素材形状との干渉を考慮して経路を自動静止するロボット向けの２＋４軸加工のCAMアルゴリズムを開発した。こちらは工具姿勢の決定時から垂直多関節型ロボットの軸構成に起因する加工可否を判定する機能を有しており、今後、連続的な工具移動を実施する加工経路計画アルゴリズムへの拡張を予定している。