成果報告書詳細
管理番号20110000001196
タイトル平成18年度~平成22年度成果報告書 戦略的先端ロボット要素技術開発プロジェクト 柔軟物も取扱える生産用ロボットシステム(次世代産業用ロボット分野) FA機器組立ロボットシステムの研究開発
公開日2011/10/12
報告書年度2006 - 2010
委託先名三菱電機株式会社
プロジェクト番号P06023
部署名機械システム部
和文要約本研究では、FA機器の組立を行うロボット生産システムの開発を、それを構成する要素技術である3次元ビジョンセンシング技術、組み付け制御技術、オフラインプログラミング技術、タスクエラーからの自動復旧技術の開発と共に行った。 3次元ビジョンセンシング技術の開発では、広ダイナミックレンジの撮像が可能で小型の3-Dビジョンセンサを開発すると共に、様々なケーブルやコネクタの位置と姿勢を高精度かつ高速に計測することが可能なアルゴリズムの開発を行った。これらの開発により、箱の中にばら積みされたコネクタ付ケーブルをロボットによって取り出して整列させることを実現した。 組み付け制御技術の開発では、コネクタ組み付け時に作業時間を短縮しつつ衝突に対する安全を確保するための制御方法を提案し、これにより人間と同様の速度でのコネクタ挿入作業を実現した。また、力制御に用いる力覚センサの低コスト化にも取り組み、光変位センサや生産性に優れた構造体を用いることで低コスト化の目処を得た。 オフラインプログラミング技術の開発では、生産システム立ち上げ時間の短縮のため、オフライン教示ガイダンス機能や簡易なロボットプログラミング機能、シミュレーション機能を備えたタスクレベルプログラミングシステムを開発した。これを開発を行った実証システムを例に評価し、大幅な立ち上げ時間削減効果を確認した。また、ロボットでケーブルを搬送する際のケーブルの振動を抑制する軌道を生成する手法を開発し、実験により効果を確認した。 タスクエラーからの自動復旧技術の開発では、組立作業でのコネクタ挿入やねじ締め作業時に生じる作業エラーについて、力情報からエラーを検知する手法を開発した。また、様々な形状のコネクタに対してエラーを自動的に復旧する手法を開発した。さらに、ケーブルの整列時にはビジョン情報を用いてエラー検知を行い、自動復旧する事も可能にした。 これらの開発した技術を統合し、有効性を確認するための実証システムを開発した。実証システムではコネクタ付きケーブルを含むFA制御機器の組立を行った。ばら積みされたケーブルを取り出して整列させた後、基板上のコネクタへ挿入させる機能や、作業時のエラーから自動的に復旧する機能などを用い、ロボットによる柔軟物の取り扱いが可能な組立システムを実現した。
英文要約Title : Project for Strategic Development of Advanced Robotics Elemental Technologies /Production Robot Systems that can Handle Flexible Goods /Robot Assembly System for FA Equipment (FY2006-FY2010) Final Report
We developed a Robot Assembly System for FA (Factory Automation) equipment with a 3-D sensing system, a control method for assembly task, an offline programming system and an automatic error recovery system from task errors. For the development of 3-D measurement sensor, we developed a small size 3-D sensor with wide dynamic range processing function. We also developed the fast and precise 3-D pose estimation algorithm which can expand easily for many types of cables and connectors. We realized the picking operation of a cables with connectors which were piled in the box. For the development of control method far assemble task, We proposed a force control method to shorten insertion time and protect the equipment from intolerable contact, and realized the insertion of connector as fast as human operation. We also developed a low cost 6-axis force sensor. We confirmed a prospect of cost reduction by using a internal optical displacement sensor and a structure designed to be produced easily. For the development of offline programming system, we developed the task-level programming system. We designed and developed a guidance function for offline teaching to realize easy set up of coordinate values for assembly tasks. We also considered specifications for robot language to realize assembly control methods and developed simulation function for robot system. In addition, We developed a method to generate motion trajectory to suppress the vibration of flexible objects among transfers, in order to improve efficiency of work. The efficacy of generated trajectory was evaluated though the simulation and experiment. For the development of automatic error recovery system from task errors, We developed fault detection methods for robotic assembly task and screw driving by using force information. And also error recovery methods for typical connectors were developed and verified. We developed error recovery methods with vision sensing for the cable picking operation. We designed and developed the robot assembly system to validate the developed items noted above. The system picks up and inserts cable using 3-D sensing system. It also assembles a circuit board and a cover. It was confirmed that the system can assemble flexible objects.
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