セミコンジャパン

MIRAI GAKKO

ロボットアームを用いたネジの自動仕分けシステム
熊本高等専門学校
制御情報システム工学科
５年

１

まつした松下かず き和輝、４年

助教

かたみね

片嶺

か とう

たつ や

まさ やたかおか加藤 達也

将哉、髙岡 さり箱にまとめて入れることを繰り返してしまい、結局大がかはじめにりな仕分け作業が求められます。特にネジは種類も多く形「The 高専＠ GAKKO」に関する協賛企業各社のみなさま状が似ているため、正確に仕分けるためには、1つ1つサイのご支援のもと、株式会社日本マイクロニクス様にご担当ズを測る必要があり、人間が行うには非常に根気のいる作いただき、SEMICON Japan 2017の会場の一角にてポスター業です。したがって、自ら進んで取り組む人はおらず、仕発表を行う機会をいただきました。

分け作業の自動化が求められています。そこで、本研究では、

熊本高等専門学校は熊本と八代の2つのキャンパスがありロボットアームを用いたパーツの自動仕分けシステムの構合計6学科で構成されています。今回は制御情報システム工築を目指します。使用するロボットアームを市販の安価な学科より3名の学生が発表を行いました。制御情報システム

卓上ロボットアームとすることで、全国の学校でも再現で工学科では、学科名の通り、ものを自在にコントロールすきるようにします。このようなパーツの仕分け作業は、ロる技術として、電気・電子やプログラミングの基礎に始まり、ボコン部だけの問題ではなく、ものづくりを行う現場であ組込み、メカトロニクス、制御工学、信号処理など、幅広れば少なからず発生するものであり、日本のものづくりのい分野にまたがる教育を行っています。また、それらの応環境改善に貢献できると考えられます。

用として、福祉やバイオニクス、音響、ロボットなど、社会貢献に結びつくような取り組みを行っています。

2.2

システム構成構築したネジの自動仕分けシステムの外観を図２に示し

２

出展内容

2.1

研究背景ます。ロボットアームを中心として、アームの正面に仕分け用のトレーが配置されており、トレーの上に様々な大きさのネジが置かれます。アームの両脇には小さなコンテナ

高専の代表的な取り組みの1つとしてロボコンがありまが配置されており、各コンテナに種類別にネジが分別されす。日常的にロボットの組み立てや解体を行う中で、本来る仕組みです。また、ロボットアームのハンド部分に小型ならばその都度、仕分けして片づけなければならないネジのカメラを搭載することで、ハンドアイシステムを実現しやナットなどのパーツを、図１に示すように一時的に1つのており、そのカメラ画像を基に画像処理を行うことでネジ

図１

ネジの仕分け作業の様子

図２

システムの外観SEAJ Journal 2018. 1 No. 160

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の径や長さを判別します。画像処理は通信販売などで比較度を出せるようにします。

的容易に入手することができる、小型 CPU ボード Raspberry
Pi3を使用しています。ロボットアームは AL5D Robotic

2.5 実験結果

Arm を使用しており、こちらも通信販売で約4万円で入手提案手法によるネジの把持成功確率を把握するために実することが可能です。このロボットアームには、Arduino験を行いました。M3, M4, M5のネジをトレーに配置し、カ互換のマイコンボードが搭載されており、Raspberry Pi かメラによる画像取得から把持までの一連の動作を自動で行らシリアル通信によって目標姿勢角を受け取ることで、順い、ネジを把持することの可否によって成功確率を算出し次動作することができます。ロボットアームは2リンクマニました。M3のネジについては67%、M4のネジについてはピュレータのモデルを基に逆運動学によって各関節の目標83%、M5のネジについては58% の成功率でした。照明のあ姿勢角を設定します。

たり具合によって、カメラに映るネジの太さが変化するため、照明条件を安定させる工夫が必要であると考えられま

2.3 画像処理によるネジの判別
画像処理によってトレーの上に乗っているネジの位置、す。

向き、寸法を推定します。処理の手順を以下に示します（図３３）。

制御情報システム工学科5年（i） ロボットアームの先端をトレーの真上に移動し、カメラモジュールで静止画を撮影

参加学生の感想松下和輝

今年は，昨年に引き続き2回目の参加となりいろいろな方々とお話しする機会を多く持てたのではないかと思いま（ii）閾値を基に2値化し、ラベリング処理を施すす。懇親会では会社のトップの方に気軽に声をかけていた（iii）最も大きいネジを把持対象とし、位置、向き、直径、だきありがとうございました。プレゼン大会では2位でした

長さを抽出が、自分の中では昨年度よりも良い発表を行えたのではな（iv）ピンホールカメラモデルを用いて実世界のスケールに換算いかなと感じています。お仕事をされている皆さんからの指摘は、私たちがあまり考えないようなこともありました。

その後、推定したネジの寸法を基に、最も値の近いネジただ、どれも非常に役に立ち今後に活かすことができるもの種類へと分類し、対象のコンテナへネジを移動します。のばかりだったと思います。来年度からは私も半導体業界の会社で働くことになります。今後は，自分が業界を盛り上げることができる人の一人になれたらなと思います。この度は、本当にありがとうございました！
制御情報システム工学科4年

片嶺将哉

様々な企業の方や他高専の学生と話せてとても楽しかったです。出展でのプレゼンについても、良い練習になりました。お誘いいただけて本当に良かったと思っています。
制御情報システム工学科4年

髙岡

さり

企業の方々に研究発表をするという貴重な経験をさせて
図３

画像処理の過程

頂き自身のプレゼン力の向上になったのは勿論、多数のご指摘やアドバイスを頂き非常に今後の研究の参考になりま2.4 ロボットアームの関節角度補正した。また多くの企業の方々とお話しする機会を頂き、将使用するロボットアームに搭載されているサーボモータ

来の自身のワークスタイルの見直しや進路選択において非は、角度を指定すると内部で位置フィードバックを行い、常に有益な経験となりました。取得したい資格や興味のあ目標角度に向かって軸が回転する仕組みになっています。

る大学も見つかり、今後の学生生活を有意義に過ごすためしかしながら、単純な比例制御であるため、姿勢によっての非常に良いきっかけになったと思います。私達学生にこは自重の影響で目標角度に到達することができません。そのような貴重な機会を設けていただき大変ありがとうござ

こで、姿勢によって生じる偏差を実測し、補正をかけるこいました。とで安価なサーボモータでも、ネジを把持できる程度の精30

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おわりに今年も「THE 高専 @GAKKO」を開催して頂きました協
賛企業各社関係者の皆様に、お礼を申し上げます。また、出展において、発表の準備のご支援・ご指導いただきました株式会社日本マイクロニクスの皆様には重ねてお礼申し上げます。今年も会場内に立派なブースを設けていただき、大変多くの方々と意見交換を行うことができました。毎年、精鋭を連れてきておりますが、連れてきた学生は、難関大学に進学したり、研究発表で賞をもらったり、もれなく大活躍しております。セミコンの会場で最先端の技術に触れることで価値観が変わるのだと思います。高専生に対して、このような素晴らしい機会を与えていただいておりますこ

熊本高専のブースの様子とに、改めて感謝を申し上げます。これからも、社会の期待に応えられるような人材の育成に力を注ぎますので、どうかよろしくお願いいたします。

発表の様子

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