Teachingless spray-painting of sculptured surface by an industrial robot

金沢大学工学部The study deals with the automatic spray-painting by a 6-DOF industrial robot equipped with an air spray gun. Since the robot control commands generation for the spray-painting is manually performed by skilled workers using a teaching-playback function of a robot controller, the time, experience and patience are required. The study aims at making robot control commands without any special knowledge on spray-painting, in the case of bumpers of a car as an example of sculptured surfaces. The system can automatically generate a spraying path for the air spray gun on the basis of CAD date of the workpiece, and change the spraying path into robot control commands. From experimental results, the system is found to effective in painting bumpers of a car with an uniform paint thickness

発見的手法を用いた多自由度マニピュレータの軌道決定

金沢大学大学院自然科学研究科金沢大学医薬保健研究域薬学系This paper proposes a method to determine a trajectory with suppressed dynamic torque for a multi-DOF manipulator by a heuristic algorithm. Generally, optimization for a trajectory considering dynamic property of a multi-DOF manipulator is difficult since it has nonlinear and multi-peak characteristics. Although a lot of studies proposed the methods to optimize its trajectory, they often need complicated operation and calculation. Those methods are not always adapted to actual multi- DOF manipulators. Thus, a practical method using a heuristic algorithm that does not need complicated mathematical calculations is presented. In this paper, we aim to suppress required torques of the input joints of a manipulator in the solution. As a case study, we apply the method to an actual steel sheet handling manipulator over 1 500 kg in weighs with 5-DOF. From the experimental result, it is found to be effective to determine the trajectory with suppressed torques of the input joints for the manipulator maintaining the required working conditions

塑性変形型ラピッドプロトタイピングシステムの開発

本年度の研究実績の概要は以下の通りである・工具姿勢に関する基礎データの測定平面状の工作物に対し、さまざまな姿勢での加工を行い、加工後の工作物について測定を行った。測定は、現有の形状測定器による形状測定のほか、工作物のひずみを測定した。・データの解析工具の姿勢と加工特性の関係を解析した。測定の際は、工具の姿勢のみでなく、さまざまな板厚の場合のデータも計測し、それらを総合して解析することにより、加工の進行中の加工によって板厚と工具の適用角度が同時に変化するような状況を想定し、典型的な加工の進行状況の際の工作物の変化を予測したモデルを構築した。構築したモデルを数式化し、加工開始時点から目的形状に達するまでの進行状況をある程度予測できるようにした。最終的な形態として、工具の角度と加工特性の関係を簡易なシミュレーションで表した。・誤差補正のためのレンジファインダの高精度化より高い精度と自由度を持つレンジファインダを作成した。このレンジファインダでは、使用する部品の性能を向上させ、さらにサブピクセル法と呼ばれる方法を用い、取得した画像データから、ソフトウェア的にもさらに精度を向上させた。・誤差のフィードバックによる加工精度の向上把握した工具の姿勢と加工状態の関係と,レンジファインダにより得られた十分な精度の情報より、修正加工を行うソフトウェアを開発した。すなわち、加工の途中で計測をインプロセスで行い、その時点での加工形状と、本来その時点で得られるはずの形状を比較し、その差分を工具経路にフィードバックして修正し、加工をすすめた。必要に応じて逐次加工経路を修正し、要求する加工精度を得ることができた。CAD/CAM spread from manufacturing to product design to support trial manufactures and accurate simulation. Product design requires mock ups to evaluate product shape and check interference. With includes layer creations, e.g. stereo lithography and selective laser sintering (RS) and machining creations e.g. high-speed machining and turning often used in product design.On the other hand, plastic working is a vital industrial process using a material\u27s plasticity to obtain a designated shape as the industrial mass production.Processing using dies discrimination of3-climensional (3D) CAD, rapid prototyping has progressed mainly in 3D printer use enabling 3D models based on CAD data to be created quidcly.3D modeling for rapid prototyping is not suitable for small-lot multiple-item production, leading to a need for plastic working without dies. While forging and sheet metal forming are processed with die manufacturing as mass production, although factory automation supported by CAD/CAM and/ or CNC machine tools and/or industrial robots are progressing, in small-lot production of large rumbas of items or trial production, five forging and metal hammering depend on human skill costing time and money due to lack of alternatives \u27lb automate such works, processing requiring no dies is studied and applied fm practical examples. Until today, some studies on automating flaming cylindrical bodies having free-curved surfaces by incremental forming or hammering are reported.We have proposed numerically controlled 3D modeling with metal hammering used as rapid prototyping. Tb automate conventional manual metal hammering, we have proposed the approaches below. At first, to verify the principle of our proposal, we have assumed 3 degrees-of freedom MOM in farming with a posture ford hammer As the result, the system could perform an automated metal hammering working based on CAD data For example, relatively simplified shapes were formed. However, since simplified automated metal hammering system has only 3 D0F, it could not perform metal hammering working flexibly as the human workers do.Furthermore, the system did not have enough ability to form objective shape accurately pampering with the defined shape on CAD. Therefore, we attempt to apply an industrial robot to perform metal hammering working in other to imitate human worker with range finder which improves errors in dimension and shape of the workpiece. ACAM having feed-back function considering tool posture by use of range finder is developed to improve a depth error and a shape error at corner part. From the experimental result, the system is hind to have an ability to decrease the shape error by tool posture optimization.研究課題/領域番号:18560101, 研究期間(年度):2006-2007出典：「塑性変形型ラピッドプロトタイピングシステムの開発」研究成果報告書　課題番号18560101 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作

Automation of chamfering by an industrial robot; for the case of machined hole on a cylindrical workpiece

金沢大学工学部The study deals with the automatic chamfering for the case of a machined hole on a cylinder on the basis of CAD data, using an industrial robot. As a chamfering tool, a rotary-bar driven by an electric motor is mounted to the arm of the robot having six degrees of freedom in order to give an arbitrary position and attitude to the tool. The robot control command converted from the chamfering path is transmitted directly to the robot. From the experimental results, the system is found effective to remove a burr along the edge of a hole on a cylindrical metallic workpiece

視覚障害者向け触れる地球儀の開発: ロボットによるマーキング作業の自動化

金沢大学理工研究域機械工学系本研究では視覚障害者が地球儀に触れて情報を認識できるように，凹凸をつけた地球儀を作成するシステムの開発を行った．普段点字を使用している視覚障害者にとっては点の認識度が高いため本研究では凸形状の点により地図を作製するが，球体への点位置のマーキングを正確に行うのは手作業では困難なため，ロボットによりマーキングを行う．そのため，地理データからOpenCAMカーネルKodatunoを用い，ロボット動作プログラムの自動生成を行った．出版者照会後に全文公

ロボットを用いた面取り作業の品質コントロール

金沢大学理工研究域1.昨年度までの実績本研究では,これまで学術的にとらえられることの少なかった面取り作業について,後工程によって要求される形状・用途による面取りの品質のコントロールに必要なパラメータを考え,工作物のCADデータからその品質を実現するための多関節ロボットの動作プログラムを自動生成し,センサで知能化されたロボットによって面取り作業を行うCAMシステムの開発を目的としている.平成11年度は工具経路の自動生成,基本的な面取り工具の試作を行い,基礎的なシステムの構築を行った.本年度は、その次の段階として以下のような成果をあげることができた.2.複雑な形状への対応昨年度の面取り工具では対応できなかった複雑な形状,特に凹面を含む工作物に対しての面取りを行うために,工作物に接触する部分の工具の改良を行い,対象となる工作物の曲率によっては低かった加工性を飛躍的に改善することができた.3.切り込み量制御機構原理的に制御することのできなかった面取り幅を,工具ホルダにアクチュエータを内蔵することによって自由に制御できるようにした.しかも,各加工対象点においてエッジ角度が変化する場合でも,工作物の形状を定義したCADデータから自動的に面取り幅を算出し,リアルタイムで切り込み量を指令することにより指令面取り幅を実現できるようになった.研究課題/領域番号:11750097, 研究期間 (年度):1999 – 2000出典：「ロボットを用いた面取り作業の品質コントロール」研究成果報告書　課題番号11750097（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （ https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-11750097/ ）を加工して作

工具特徴モデルに基づいたバリ取りロボットの知能化

金沢大学理工研究域鋳物工場におけるバリ取り作業は、粉塵・騒音・振動を伴う典型的な3K作業で、慢性的な労働者不足や作業者の高齢化といった問題を抱えており、自動化への要求は高い。バリの形状は様々で、単純な構造の専用機だけでは対処しきれず、バリ取り作業の自動化に産業用ロボットが適用されてきた。しかし、実際のロボットの動作は、工作物やバリの位置をロボットに対して人間が教示するティーチングプレイバック方式と呼ばれるものがほとんどで、バリの位置、形状の認識からロボット動作プログラムの生成までを自動的に行うシステムの研究は少ない。一方、現在は生産の統合化が進み、製品をCAD/CAMシステムによって生産することが一般的になっており、製品の多くは設計時のCADデータを利用することが容易な状況になりつつある。バリ取り作業についても、製品のCADデータを利用することにより、その形状入力に関する手順の省力化を見込むことができる。本研究はまず、自由曲面上に生成した湯口の部分が残ってできる突起状のバリの除去を対象としたシステムの開発を行った。このシステムは画像データとCADデータを併用して、工作物の位置とバリ形状の認識を自動的に行い、ティーチングを行うことなくバリ取り経路を自動生成することができる。実験により、開発したシステムによる自由曲面上のバリ取り作業を行い、製品形状に忠実である良好な面を得ることができた。次に、手作業により処理されることの多い、円筒面に加工された穴のエッジに対してのバリ取りを試みた。工具としては電動モータに超硬バーをとりつけて用いた。その際、上記の特徴に加え、ロボットの姿勢を考慮したロボットの動作プログラムを生成し、指定した面取り量をによるバリ取りを行うことができた。研究課題/領域番号:09750135, 研究期間(年度):1997 – 1998出典：「工具特徴モデルに基づいたバリ取りロボットの知能化」研究成果報告書　課題番号09750135（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-09750135/)を加工して作

Automation of chamfering by an industrial robot; for the case of hole on free-curved surface

金沢大学工学部The study deals with the automatic chamfering for the case of hole on free-curved surface on the basis of CAD data, using an industrial robot. As a chamfering tool, a rotary-bar driven by an electric motor is mounted to the arm of the robot having six degrees-of-freedom in order to give an arbitrary position and attitude to the tool. The robot control command converted from the chamfering path is transmitted directly to the robot. From the experimental results, the system is found effective to remove a burr along the edge of a hole on a workpiece with free-curved surface. © 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved