ねじ回しグリッパー 2 を模倣

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研究者たちは、ネジを持ち上げて所定の位置に保持し、駆動することができるロボット エンドエフェクターを開発しました。 写真提供：韓国産業技術研究院

エンドエフェクタのネジ駆動部は、柔軟なリンク構造により、力覚センサなしでも安定した接触力がかかるように設計されています。 写真提供：韓国産業技術研究院

ロボットによるネジ締めエンドエフェクターをテストするために、研究者らは木製の椅子を組み立てるロボット セルを考案しました。 このセルには 3 台の協働ロボットが装備されています。 標準グリッパーを備えた 2 台の協働ロボットが椅子の部品を所定の位置に保持し、ねじ締めエンドエフェクターを備えた 3 台目の協働ロボットがねじを取り付けます。 写真提供：韓国産業技術研究院

挿入は 5 段階のプロセスで行われます。マシン ビジョンを使用してネジまたはダボの位置とサイズを決定します。 その部分を握ります。 パーツをドライバービットまたは挿入チップと位置合わせします。 パーツを穴に合わせます。 ネジを打ち込んだり、ダボを押し込んだりしてください。 写真提供：韓国産業技術研究院

ドライバーフィンガーの両側にフレキシブルリンクが取り付けられています。 その形状により、準拠した要素になります。 柔軟なリンクにより、ドライバーは正確な力コントローラーがなくても接触力を維持できます。 写真提供：韓国産業技術研究院

両手を必要とする組み立て作業を自動化するには、エンジニアには 2 つの選択肢があります。ツールチェンジャーを備えた 1 台のロボット、または 2 台のロボットです。 さて、間もなく第 3 の選択肢が登場するかもしれません。 ダボや長ネジなどの部品の固定と取り付けを同時に行える一本の先端工具を開発しました。

家具の組み立ては、このようなエンドエフェクターから恩恵を受ける可能性があるアプリケーションの良い例です。 IKEA の典型的な椅子を組み立てるプロセスを考えてみましょう。 多くの手順では、脚などの 1 つの部品を保持しながら、ペグやネジなどの別の部品を挿入する必要があります。 複数のロボットを使用して各組み立てステップを自動化するのはかなり非効率です。

標準的な 2 本指または 3 本指のグリッパーには、ねじを持ち上げる、所定の位置に保持する、ねじをねじ込むという 3 つの作業すべてを実行するための自由度や制御がありません。

いくつかの研究では、そのようなタスクに擬人化グリッパーを使用することが検討されています。 人間の手に近い関節構造を採用しているため、自由度が高く汎用性の高いグリッパーです。 ある研究では、工具がすでに留め具に係合している限り、このようなグリッパーを使用して六角レンチを回すことができることが示されています。 グリッパーはネジ締めプロセス全体を実行できませんでした。

私たちは、人間による両手での組み立てを模倣したロボットねじ回しグリッパーを考案しました。

小さな物体を操作するには、ピンチグリップを使用します。 大きな物体や大きな力が必要な物体にはパワーグリップを使用します。 つまむには手の操作が不可欠です。 これに対し、パワーグリップは指の自由度が制限されるため、手首や腕を使って回転したり方向を変えたりします。 ネジを締めるには、2 本または 3 本の指でネジをつまみ、ドライバーと穴の位置を合わせます。 次に、もう一方の手でパワー グリップを使用して工具でネジを締めます。

当社のねじ回しグリッパーは、これら両方の機能を同時に実行します。 1 つのエンドエフェクタは、ネジを掴む部分とネジを駆動する部分の 2 つの部分に分かれています。

掴み部はネジやダボなどの物を掴むことができます。 2 本の指とロール-ヨー-ピッチ-ピッチの関節構成で構成されます。 ヨー関節は人間の手首の回内と回外の役割を果たします。 ロールジョイントは、つまむ動作と持ち上げる動作の両方を提供します。 指先にはV字型の溝があり、ネジなどの小さな円柱状の物体を扱うことができます。 溝は、追加の操作なしでネジを垂直方向に位置合わせするのに役立ちます。 ネジの滑り止めにもなります。

ネジを締めるには、工具をつかみ、手首または腕を使って回転させます。 同時に、工具がネジ頭から外れない程度の力でファスナーを押し下げます。 当社のエンドエフェクターのねじ回し部分は、フィンガー、ねじ回しモーター、および柔軟なリンクを使用してこの役割を果たします。