테크니컬 리포트 2022 No.8
숙련된 기술자의 움직임과 힘 가감을 로봇으로 충실히 재현
~실연 교시 패키지 MOTOMAN-Craft 개발~

생산 현장에서는, 3K 직장의 경원이나 저출산에 의한 인손 부족이 진행되는 가운데, 한층 더 생산성이나 경쟁력의 향상을 향해 산업용 로봇의 활용이 진행되고 있습니다. 그러나 모든 생산 현장에서 산업용 로봇의 활용이 진행되고 있는 것은 아닙니다. 예를 들어, 높은 스킬을 가진 숙련 기술자가 지탱하는 공정 등에서는 로봇 도입에 대한 기대에 반하여 로봇화는 진행되고 있지 않습니다. 당사는 이러한 로봇 활용이 곤란한 공정으로의 로봇화에도 도전하고 있습니다.
이번에 수지나 금속면의 연마 공정에 있어서의 로봇화로서 실연 교시의 대처를 소개합니다.

개발 모델의 시스템 구성

개발 기종 실연 교시 패키지 MOTOMAN-Craft의 시스템 구성을 그림 1에 나타냅니다.

그림 1 MOTOMAN-Craft 시스템 구성

개발 모델로 실현 가능

개발 모델의 기술 특징

연마 작업은 아직도 손에 의지하고 있는 공정이며, 작업의 곡면 형상에 맞춘 3차원적인 궤도와 힘 가감을 로봇에게 가르치는 것이 어렵습니다. 그래서, 조작자의 움직임과 힘 가감을 센싱하고, 그 동작을 로봇으로 재현하는 기능을 개발했습니다.

2. 캘리브레이션 기술~전용 툴로 간단하게 캘리브레이션 가능

교시 장치로 감지한 움직임을 충실히 로봇으로 재현하기 위해서는 가르치는 장치와 로봇과 연마기의 위치 관계를 정확하게 구해야 합니다. 이것을 교정이라고합니다. 보통, 캘리브레이션 작업에서는, 첨단이 날카로운 툴을 사용해, 프로그래밍 펜던트를 사용해 로봇의 위치를 ​​미정정하면서 육안으로 툴 팁끼리를 맞추는 것으로 실시되고 있었습니다. 그 경우 정렬에 시간이 걸리는 로봇의 숙련도에 따라 편차가 있다는 과제가 있었습니다. 이번에는 캘리브레이션 툴을 실연 교시 패키지에 포함시켜 누구나 쉽게 캘리브레이션할 수 있도록 했습니다. 캘리브레이션 툴은 그림 5와 같이 한쪽이 구체, 다른 쪽이 둥글게 뾰족한 부분에 자석이 붙은 툴이 되어 있습니다. 이러한 팁을 맞추면 고유하게 위치가 결정됩니다. 교시 장치 측과 로봇 측에서 공작물과 캘리브레이션 툴의 위치 관계가 동일하도록 엔드 이펙터에 부착합니다 (그림 6). 순서대로 교시 디바이스와 로봇의 캘리브레이션 툴끼리를 붙이는, 교시 디바이스로 연마기의 휠부에 맞추어 계측하는 것으로, 로봇에 대한 교시 디바이스와 연마기의 위치 관계를 정확하게 구해 둘 수 있습니다.

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  그림 5 교정 도구

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  그림 6 교정 도구 설치 예

3. 반복 제어 기술 ~ 반복 학습 제어로 미세한 오차를 보정. 정밀한 교시 동작 실현

실연한 데이터를 바탕으로 작성한 프로그램을 그대로 재생해도, 배치의 미소한 위치 오차나 로봇의 힘 제어의 응답 지연 등의 요인에 의해, 조작자 실연시와 로봇 재생시에 힘 가감에 미세한 오차가 생깁니다. 그 경우에 반복 학습 제어에서는 그림 7과 같이 작업 1회마다 힘 오차를 감소시키기 위한 수정량을 위치 지령에 가산하고 그것을 반복 실행시킴으로써 로봇의 힘 가감을 실연시에 접근할 수 있습니다.

그림 7 반복 학습 제어

시스템 인티그레이터와 고객에게 사용해 주신 피드백을 기능에 활용하여 로봇 도입 장벽을 더욱 줄일 수 있도록 앞으로도 개선에 노력하겠습니다. 또, 연마 작업 이외에의 전개도 검토하고 있으므로, 요구가 있으면 꼭 알려 주세요.
회사는 계속해서 생산 현장에서의 추가 생산성과 경쟁력 향상을 위한 산업용 로봇의 활용을 위해 노력하고 있습니다.