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# System prepended metadata

title: フラットケーブル嵌合アイディア

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# フラットケーブル嵌合アイディア


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- **場所:** OnLine
- **日付:** 2020/05/21 Thu, 2020/05/25 Mon 

- **アジェンダ**

5/21付け白山部長指示により、フラットケーブル挿入作業を自動化するハンドリング技術についてチームで検討を行った。
1. フラットケーブル(FPC)挿入TASK分解
2. 各タスクをシステムの機能に置き換えてみる

- **参加者:**
    廣瀬F, 沢戸S, 小林S, 見上T, 内島T, 井上T
    
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## Notes 
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### 1. フラットケーブル（FPC）の挿入タスク分解抽出

1. FPCやコネクタを位置認識する事
2. FPCをピックアップする事　★
3. コネクタの位置認識をする事
4. FPCをコネクタに差込む事　★
5. FPCのコネクタロックをする事　★
6. FPCの抜けを確認する事　★



### 2. 各抽出タスクをシステム機能に分解抽出

#### 1.FPCを位置認識する動作タスクの機能抽出
- 画像位置認識機能（カメラ認識機能）
  - 定点固定カメラが必要か？（掴み対象物のザックリ位置検出）
    - ステレオカメラ（複数方式）
    - 単眼カメラ（ハンドカメラ併用前提）
    - RB-500 or RB-800等の3Dカメラ方式

  - ロボアーム側にも画像認識カメラが必要か？（も少し詳細な距離検出）
    - TOFいるか？

  - （最終的に掴み認識は触覚センサーや力覚センサーが必要）


- レーザー位置認識機能（３D認識機能）
  - ハンドに付属さてレーザー反射で距離や位置認識
  - 固定側に送光側にしてハンド側が稼働し位置読取り

- 物理位置認識機能（XYZ、RPYティーチング機能）
  - 画像認識等ラフな位置認識できている前提で挿入最適位置の機構検出
    - XYZフローティングして挿入最適位置をエア圧等で検出
    - 検出した最適位置が決まった所で圧力固定し挿入動作へ移行
  - FPC、コネクタ側をシリンダ等で位置決めする
    - FPCを位置決めステーションにおいて位置決め後、再度把持する 


#### 2.FPCをピックアップする動作タスクの機能抽出（ハンド機能）★
- エアー吸着ピックアップ機能（FPCの持上げのみ）★★
  - エアー吸着はピックアップオンリー（Z方向の吸着吸上げ）
  - 吸上げたFPCを小型グリッパーでピンチし掴む
  - FPC端子部固定待機側コネクタ相対位置をカメラ,エンコーダー値でラフ検出
  - 小型グリッパー部が検出結果を基に回転し挿入部を合わせる動作

- 粘着吸着ピックアップ機能（FPCのピックアップ動作のみ）
  - 粘着持上げはリリース機能が必要
  - 粘着力を一定に保つ機能や仕組みが必要
  - 粘着力劣化における定期交換が必要
  - FPCのピンチ～挿入までは上記エアー吸着と変わらず

- 摘まみ把持ピックアップ機能（FPC幅方向）★
  - ストッカーケース側にピンセット先端逃げの様な堀溝形状が必要
  - 幅方向をピンチする場合はFPC端子補強板部を挟む事は必要
  - 上記を摘まむ場合、補強板にピンセット先端へこみ形状が必要
  - FPC幅方向ピンチでコネクタ挿入がでる構造が必要（力逃げしない）

- 摘まみ把持ピックアップ機能（FPC厚方向）★
  - グリッパー先端台面側でFPC下に潜り込ませすくい上げる構造が必要
  - 上記動作は達成する構造として先端は1mm以下の薄板形状が必要
  - 厚み方向把持でプリント線が断線しないようなリスク回避が必要
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- 静電吸着ピックアップ機能
  - 電気的に壊れないか？ 
  - FPCのピンチ～挿入までは上記エアー吸着と変わらず

- すくい上げピックアップ機能（ピックアップ動作のみ-ピンチ動作含まず）
  - 超薄型ヘラ形状構造が必要
  - すくい上げ動作のみの為、別途掴み構造が必要

- 引っ掛けピックアップ機能
  - 引掛け持上げの場合、端子補強板部に引っ掛け穴等のカスタマイズ必要

- てるぷよ（ピックアップ物形状を包み込む変形把持）
  - ある程度立体形状でないと把持対象になる可能性が大
  - FPCの薄さだと掴み持上げが不可能かも知れない


#### 3.コネクタの位置認識をする動作タスクの機能抽出（1との相違点）
- 画像位置認識機能（カメラ認識機能）
  - 挿入部がピンポイント認識できる機能が必要
  - 繰返し精度で±0.05程度が必要な為、カメラ画像認識は非現実的

- レーザー位置認識機能（３D認識機能）
  - 繰返し精度で±0.05程度が必要な為、実現可能な機能が必要
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- 物理的基準位置環境機能（XYZ位置基準待機機能）
  - ワーク全体の位置決めだけでは、コネクタの位置が決まらない（コネクタ実装の精度が悪い） 


#### 4.FPCをコネクタに差込む動作タスクの機能抽出（ハンド機能）★
- 位置補正機能
  - 位置ずれの原因(XYZ)
    - ①FPCピック時の位置ずれ補正機能が必要（項目2に記載）
    - ②コネクタ位置認識の位置ずれ補正機能が必要
    - ③アームの繰り返し位置精度誤差補正機能が必要

  - アームによる位置補正
    - →③は吸収できない、挿抜時の力を検出(力センサ)しながら補正すると
     　タクトが遅くなる、最終的な信頼性は最も高い
      
  - エンドエフェクタのフローティングで倣い動作
    - →挿入そのものができても力センサで計測しないと確認ができない
    - →力センサより高速に挿入できる可能性有

  - エンドエフェクタの能動自由度で補正（アクチュエータを伴う自由度）
    - →挿抜方向以外の自由度を持たせると高価になる
    
  - 指先を振動させて入れる

- 姿勢補正機能(Ｐ／Ｒ／Ｙをアクティブで補正)
    - SCARAの場合はアーム側での補正は難しい,それ以外は同上
    - 高度な要求精度、繰返し精度機能が必要
    - エンドエフェクタ側補正とロボアーム側補正の共存通信機能が必要

- FPC自体を差込む物理的機能（FPCを差込む構造機能）
  - アームで押し込むか、エンドエフェクタで押し込むか
  - 第一精工の場合は協働ロボット側で力センシングしている可能性あり
  - アーム押込みも有効、MZなどの場合別途力の検出手段が必要と思われる

- 押込みの完了検出機能（端子部の差込完了確認）
    - 差込量の検出機能（変位の検出機能）
        - カメラで差込んだ量を画像認識可能な機能

    - 差込力の検出機能（力の検出機能）
        - 押込み方向の力をロボ側かエンドエフェクタ側で検出する機能


#### 5.FPCのコネクタロックをする動作タスクの機能抽出（ハンド機能）★
- フラッパータイプのロック動作機能★
  - フラッパーを倒す動作または機構構造機能が必要
      - ローラ構造機能（メカ構造）
      - パッド構造機能（メカ構造）

- ロック力の検出機能★
  - コネクタロックがロックされる時の力（閾値）を検出認識機能
  - FPCの差込状態で力（閾値）に差がある場合、差込状態確認と兼任

- ロック完了の確認
  - カメラ画像認識でロック状態か否かを認識する機能が必要
  - FPC抜き方向へ一定量の力で引張る動作機能が必要
  - FPCを抜いてしまわない力（閾値）の認識機能が必要



#### 6.FPCの抜けを確認する動作タスクの機能抽出
- 画像認識機能
  - 項目４と５による

- 抜き方向の力検出機能（引張方向でのロック確認機能）
  - 項目４と５による

- 通電確認による端子接触状態のロック確認機能
  - 複数箇所の接続後に、全体に電源を入れて動作（通電）を確認する
      - 工程が進んでから出ないと確認できない

### ハンドチームの機能要件

#### 担保する機能（動作タスク4/6項目）

1. 動作タスク項目２の全て
2. 動作タスク項目４の全て（カメラ機能は購入品仕様内での引用）
3. 動作タスク項目５の全て
4. 動作タスク項目６の全て


#### 今後実験で検証確認する機能

1. FPC挿入動作における挿入難易度検証（現行グリッパー実証実験）
    - コネクタ挿入可能なXの許容幅をロボット座標で確認
        - Y
        - Z
    - コネクタ挿入可能なロールの許容幅をロボット座標で確認
        - ピッチ
        - ヨー

2. 1の繰り返し精度確認 
   - 1の条件で繰返し挿入実験を実施し繰返し精度を確認 

4. FPCの振動挿入における挿入難易度検証（空圧振動での実証実験）
   - FPC側フローティング構造を抱えて振動させコネクタ挿入実験

5. コネクタvsFPC相対位置（XYZPRY）稼働精密ステージ治具実験検証
   - FPC側固定、コネクタ側精密ステージでメカ的に相対位置を決める。

5. 




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### 参考リンク
- [DENSO コネクタ挿入](https://www.denso-wave.com/ja/robot/katsuyou/electoric.html)
- [第一精工: ESTORQ搭載グリッパーによるI-PEXコネクタの自動嵌合](https://www.daiichi-seiko.co.jp/japanese/product/development/)

- [3Dロボットビジョンカメラ RB-800 Keyence](https://www.keyence.co.jp/products/vision/vision-sys/3d_vgr/models/rb-800/)