恒温室に設置され，多大なエネルギーとコストを消費する従来の3次元測定器(CMM)に対し，製造現場で使われる形状精度の測定器が注目されています．そのなかでも，工作機械の主軸に「タッチプローブ」と呼ばれる測定器を取り付けて，工作機械内でワークの測定を行うことは，広く普及しています．我々は，産業用ロボットでタッチプローブ測定を行うことを発想しました．産業用ロボットの長所のひとつは，ポータビリティ（可搬性）にあります．つまり，例えばロボットを自動搬送車 (AGV) に搭載すれば，必要な場所に移動して測定を行うことができます．

タッチプローブの測定原理は，プローブのスタイラス球が測定対象に接触したときに，ロボットの関節の回転角度から，ロボットの順運動学モデルを使って，スタイラス球の3次元位置を測定します．つまり，タッチプローブ自体は単なる接触センサに過ぎず，測定の精度は，ロボットの位置決め精度が決めます．産業用ロボットの絶対的な位置決め誤差は，数100 um〜数mmであることが多く，これがそのままロボットによるプローブ測定の誤差になります．これでは実用的な測定は難しく，ロボットによるプローブ測定を実際に製造現場で行った例は，産業界ではもちろん，研究例もほとんどありません．

我々は，産業用ロボットの絶対的な位置決め精度を，可動領域全体で大きく改善するための研究を進めてきました．この成果を基礎として，ロボットによるプローブ測定の精度を，可動領域全体で保証することが，本研究の目的です．

最初に，問題を単純化するために，スカラ型のロボットにタッチプローブを取り付け，2次元のプローブ測定の精度を改善する方法を研究しました（図1）．我々が提案した，2つの回転軸の角度位置決め誤差を含む幾何学モデル（「オープンループトラッカの考え方を使ったスカラ型ロボットの空間精度測定」）を使うことで，可動領域全体で，プローブ測定の誤差を数分の1に低減できることを示しました．

現在は，6軸ロボットのタッチプローブ測定に取り組んでいます（図2, 3）．「6自由度ロボットの新しい幾何学モデル」で構築した我々の幾何学モデルを使うことで，測定対象に接触したときのスタイラス球の3次元位置を，より正確に測定することができます．これによって，可動領域内のどこであっても，目標のプローブ測定の精度を保証することが，研究の目標です．

この研究の一部は，レニショー株式会社との共同研究で実施しました．
（河野 寛大，茨木，2022年3月）（正峯 敬介，茨木，2023年12月）

>> Publications: JE26, JE22, CJ47, CE22, CJ38, CJ30, CJ11, CE11