協働ロボットの活用方法は、会社の事業によって変わる。続いては、協働ロボットの導入事例をいくつか紹介する。用途や事例を知れば自社に協働ロボットを導入するイメージも湧きやすくなるだろう。
事例1．作業時間を一定にできる
作業者ごとに時間がばらつく工程があると、全体の作業時間に影響を与えてしまう。協働ロボットを導入すれば、一定時間で作業が完了するようになり、結果としてタクトタイムの安定にもつながる。
事例2．複雑な作業を一任できる
食品を扱うために繊細な設計が必要である場合、従来の産業ロボットの導入が難しいケースもある。工程を分析したうえで適切な設計の協働ロボットを導入すれば、料理を完成させるまでの複雑な工程について、味を落とさずに一任できる。
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（１）産業用ロボットの定義
産業用ロボットとは、工場での作業を人間の代わりに行ってくれるロボットです。
2つ以上の関節と、そこにつながる3つ以上の軸を持ち、ロボットの動きを指示するための制御プログラムを搭載したマニピュレーションロボットをさします。
工場で使われるロボットがすべて産業用ロボットと呼ばれるわけではなく、構造上の定義を満たすものだけが産業用ロボットと呼ばれます。
人間が行っていた作業をロボットが行ってくれるため、人間はロボットができない部分とロボットの運用だけに集中することができ、人件費の削減が見込めます。
産業用ロボット投入の効果は金銭面だけではありません。
人間は状況に合わせた細やかな作業ができますが、疲れやむらがあるため、作業の効率や精度にばらつきがあります。
一方で、産業用ロボットを活用できれば一定品質の作業を継続できるため、品質の均質化を図れます。
重労働も、ロボットであれば難なくこなしてしまうので、従業員の負荷低減も大きなメリットです。
（２）産業用ロボットとサービスロボットの違い
産業用ロボット以外で、特に人間と接しサポートを行うロボットのことを、サービスロボットと呼びます。
構造上の定義はなく、使われる場所で定義が異なるため、仮に工場で産業用ロボットとして使われているものと同じであったとしても、飲食店で使われる場合にはサービスロボットと呼ばれます。
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産業用ロボットは、それぞれの構造によって得意な動きや特徴があるため、目的や用途にあわせたロボットを選ぶことが大切です。
ここでは、ロボットの構造による分類を紹介します。
垂直多関節ロボット
汎用性が高く、様々な用途で使用されているロボットです。現在、最も使用されているロボットです。
７つの軸をもつといわれる人間の腕の動きに近く、自由度が高いため複雑な動作が可能です。
用途別の専用機種もあるため、バリエーションも豊富です。
一方で、動きの制御が複雑になる面もあります。
スカラロボット（水平多関節ロボット）
日本で開発されたロボットです。スカラ（SCARA）は、Selective Compliance Assembly Robot Armの略です。
平面で位置決め可能な2つの回転軸とアーム、上下方向は直線軸、ハンドの向きを調整する回転軸で構成されたものが一般的です。
真上からの作業が主で、組立が得意なロボットです。
パラレルリンクロボット
アーム質量当たりの剛性が高いため、軽くて剛性のあるアームです。
高速動作が得意で、主にピッキングの用途で使用されます。
直交ロボット（単軸ロボット）
単軸のロボットを複数組み合わせることによって必要な動作を実現したロボットです。
シンプルな構造で、安価なことが特徴です。
円筒座標ロボット
上下および前後の動作は直線軸で、全体を旋回する回転軸が一つあるロボットです。
スギノマシンの「CRb」はこの分類に含まれます。
極座標ロボット
アームを上下左右に回転させる回転軸をもち、アームが伸縮するロボットです。
世界初の産業用ロボットである米国ユニメーション社（世界初の産業用ロボット製造会社）「ユニメート」はこれに含まれます。
スギノマシンでも、同様のロボットを1969年に開発しており、エア駆動ロボット「サブマン」として発表していました。
協働ロボット
構造による分類とは別に、近年では「協働ロボット」と呼ばれる産業用ロボットが登場しています。
一般的な産業用ロボットは、安全柵やセーフティ機器が必要ですが、協働ロボットは、人や物に触れると停止するなど、安全性が高く、人と同じ空間で作業が可能なロボットです。
人と協業でき、柔軟な作業が可能な一方で、出力の制限などから重量物の運搬や剛性の求められる加工などの作業は苦手な面があります。
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1. 搬送ロボットの市場規模
搬送ロボットの市場規模は年々増加してきており、2018年度時点では約160億円でしたが2020年度時点で約200億円程度となっています。
現在では、病院における利用や飲食店における配膳、倉庫でのピッキング用途などが主な市場となっています。労働人口の減少傾向もあり、搬送ロボットが活用される分野は今後増えていくことが期待されています。
2. 搬送ロボットの課題
労働力不足の解消に大きな期待がされている搬送ロボットですが、課題も存在します。
一番の課題は導入コストです。現在搬送ロボットが導入されている業界は、Amazonの巨大倉庫や病院など、大規模であったり高い売り上げが期待できる分野に限られています。搬送ロボットは今のところ高価格となっており、導入へのハードルは高くなっています。
また、動作が安定しないことも課題です。搬送ロボットは経路上に予定していない障害物があったり、イレギュラーが発生すると動作できません。搬送が必達であるようなクリティカルな現場にはなかなか導入することが難しいという状況です。
ただし、近年では自動で障害物を避けたり、AIを導入して自動でイレギュラーに対応したりする搬送ロボットも登場しており、今後の技術革新が期待されます。
3. 病院における搬送ロボットの利用
搬送ロボットの活用が期待されている分野として、病院における利用があげられます。医療の分野では人手不足が慢性化しており、ロボットによる省力化が求められています。搬送ロボットは、看護師やスタッフに変わり自動で薬を患者のもとに届けたり、患者から検体を回収したりすることができます。
搬送ロボットに設置されたセンサーにより、自動で経路を判断し、最適な搬送経路により巡回を行うことができます。また、エレベータも自動で乗れるなど、実用性も高まっています。患者に対して情報を提示するためにディスプレイも設置されており、コミュニケーションを取ることもできます。
病院における活用は、搬送ロボットの応用として期待されている分野です。
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従来より行われているロボットによるパレタイズ作業（決まった位置の商品を決まった位置へ積み込む）であれば比較的容易にシステムを実現することができます。
しかし近年は、バラバラに積まれた商品を自動で認識し、それを決まった位置に積み込むような新たなパレタイズが求められています。このようなパレタイズを実現するにはビジョンシステムがキー技術となります。カメラや3Dセンサなどで商品を認識し、画像処理でパレタイザーロボットがどのように商品を取得すれば良いのかを算出します。その情報をパレタイザーロボットが受け取って商品を把持し、決められた位置に搬送し積み込みます。
この新たなパレタイズ技術を確立できれば、これからの時代に主流となる多品種少量生産に適用することができ、日本のものづくりをアップデートできると言われています。
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例えばロボットを工場に導入すると、これまでは作業員が実施していた「物の取り置き」のような単純作業を自動化することができます。
従来は、これら単純作業をNC機器などを用いて自動化することが一般的でした。しかし「設備規模が大きくなる」「汎用性がない」というような理由から、垂直多関節ロボットや協調ロボットをはじめとする各種ロボットによって実現することに注目が集まっています。
これらロボットは複雑な動作が可能であるため、省スペースでありながら様々な作業を作業員に代わって実行することが可能になるのです。
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モーターの歴史は古く、その間に様々な技術改良がなされてきました。しかし、今日でも技術上の問題点はいくつか残されており、その一つとして、騒音・振動の問題があります。特に近年では、環境問題への関心の高まりから、モーターの騒音低減が強く求められるようになりました。
＜モーターの騒音の分類＞
電磁騒音 痛風騒音 機械騒音
＜電磁騒音について＞
モーターの騒音の中でも電磁騒音は耳障りな音として、近年特に問題視されています。電磁音が発生する要因となる加振力は、固定子鉄心と回転子鉄心に働く電磁力であり、その電磁力が固定子鉄心を振動させ、フレームから騒音を放射しています。
＜解決のために＞
モーターの騒音・振動の発生は、ほとんどの場合、設計時には予測していないため、その対策に苦労し、解決に時間がかかる場合が多いです。しかし、過去の事例と照らし合わせることにより、設計時にフィードバックできること、発生時に解決できるものも決して少なくありません。
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