産業用ロボットは高い柔軟性を活かし、自動化組立の重要な担い手となっています。しかし、穴軸類の組立のように寸法連鎖上の鍵となるポイント間の距離に厳しい要求がある組立作業においては、既存のロボットの絶対位置決め精度が要求を満たすことが困難な場合が多いです。現在、産業用ロボットの精度向上の主な方法は運動学キャリブレーションと空間補間です。しかし、運動学キャリブレーションは全体的な精度最適化を追求する傾向があり、重要な組立経路上の局所的な離散点の高精度要求を十分に考慮していません。空間補間は座標系変換過程で累積誤差を生じやすく、組立に必要な精度を達成するのが難しいです。そこで本論文は、ロボットの組立作業における重要点の精度を向上させるために、距離誤差予測モデルと補償手法を提案します。まず、ロボットの運動学モデルを構築し、位置誤差モデルを導出し、座標系変換による誤差累積を避けるため距離誤差を制約とした誤差モデルを構築しました。次に、関節空間と操作空間の誤差マッピング関係を確立し、空間内の距離誤差の類似性特性を定量的に明らかにし、変差関数を用いて類似性を定量的に記述し、補間点計画の理論的根拠を提供しました。さらに、操作空間で距離誤差補間予測モデルを構築し、スカラー誤差をベクトル誤差に変換する方法を提案し、誤差の振幅と方向を同期的に補正しました。最後に、ある汎用6自由度産業用ロボットで精度試験と組立応用実験を行いました。実験結果は、補償後の最大及び平均距離誤差がそれぞれ0.10 mm及び0.04 mmに低減し、運動学キャリブレーション及び逆距離加重法に比べてそれぞれ66.77%及び49.51%減少したことを示しました。穴位置組立実験では、最大及び平均の整合距離偏差が1.61 mm及び1.11 mmから0.15 mm及び0.05 mmに低減しました。実験により、本手法が空間距離誤差を効果的に抑制し、高精度組立におけるロボットの絶対位置決め能力を著しく向上させることを検証し、新しい補償戦略を提供します。

産業用ロボット;距離誤差;空間補間;誤差類似性;組立作業