日本大同大学利用机器人系统实现“扎染”作业
推荐：顾鸣　时间:2011-07-18 来源:技术在线
核心提示 日本大同大学研究生院机械工学专业教授西堀贤司的研究小组，开发出了以小型垂直多关节型机器人为核心的自动化系统，能够利用该系统为名古屋地区的传统工艺“鸣海扎染”完成
日本大同大学研究生院机械工学专业教授西堀贤司的研究小组，开发出了以小型垂直多关节型机器人为核心的自动化系统，能够利用该系统为名古屋地区的传统工艺“鸣海扎染”完成织染物的捆扎作业。此次利用机器人的上下运动将树脂套管固定到棉布等布料上，以此取代了传统工艺中艺人手工完成的一系列捆扎前的准备工作。还开发出了以机器人的一系列作业取代上述手工作业的自动化系统。在取出带有套管（一种夹具）的布料时，通过与另一台机器人联动，成功实现了绝大部分作业的自动化。
世代从事扎染工艺的近清商店（名古屋市）的近藤典亲代表董事社长表示，目前，在名古屋市绿区的“有松鸣海扎染”中，被指定为传统工艺的棉布扎染“随着手艺工匠的老龄化，传统技艺的传承陷入了困境”。传统的鸣海扎染是用手抓住布料的一部分用线扎紧端部，以防染色时染料渗入其中。染色后解开捆扎的线，便可形成扎紧部分没有染色的扎染图案（图1）。

大同大学的西堀教授听取了名古屋地区咨询的紧急课题后，认为机器人很难完成原来手工抓住布料的一部分再用线扎紧的作业，因此决定改进使用柔软的硅弹性体制成的小型套管（图2）。西堀教授表示，“改进点是将外径设为约8mm，并在其内侧设置了两个格段”。使布料的一部分呈尖状并将其插入套管内，然后使布料的顶端向外伸出2mm左右。西堀教授解释称，“在套管的内侧设置两个格段，可以有效地使布料形成尖状”。这样，便可利用柔软的弹性体向布料施加作用力，使布的捆扎部分产生与用线扎紧时相同的效果。

此次经过反复摸索，优化了套管的形状。共试制了约600个套管，反复用机器人进行插入实验，最终确定了现在的形状。目前已做好了200个这种形状的套管。负责切削加工等的名南机械制作所（名古屋市）的小林幸雄代表董事社长表示，“我们在通过切削加工使柔软的硅弹性体成型方面下了一番功夫”。
关于为布料插入套管的作业，此次在小型垂直多关节机器人“MELFA RV-1A”（由三菱电机生产，自由度6轴）的手臂部分安装了使其上下运动的滚针，使滚针定位于已有套管插入其中的定位夹具的该部分上部，然后垂直向下推动滚针，再将布料推入套管内部（图3、图4）。为了使滚针定位准确，从定位夹具上插有套管的圆柱孔的下侧，照射红色光，并利用安装在夹具上部的光传感器，检测出圆柱状孔的位置，以此进行定位（图5）。
  
 
 将滚针推向布料的力量过大时，布料上会出现孔，而力量过小时，从套管伸出的布料又不够长，所以会造成套管的作用力不均匀。因此，此次通过安装加重仪，控制了推动滚针的力量。其工作原理是，插入后使滚针暂时静止，然后再向上拉，使其带着布料和套管一起上升（图3）。
在布料和套管扎入滚针的状态下，由其他辅助机器人（自由度4轴）负责“分离”工作，利用其叉子状手臂，将布料与套管的一体品从滚针上取下来（图6）。辅助机器人是由西堀教授的研究小组开发的。