自動化ソリューションの切り札として産業用ロボットが選ばれる理由
自動化ニーズが高まる今、人手不足解消とビジネスチャンス拡大の切り札として産業用ロボットへの注目度が一層高まっています。汎用性、柔軟性を有する産業用ロボットは、専用機の導入が困難な現場、大規模な設備改修が難しい現場などにも適用しやすいという利点を備えています。
また、ロボットシステム導入のプロ集団であるシステムインテグレーター（SIer）と連携することで、提案から試運転、立ち上げ、運用までのシステムアップをスムーズに行うことが出来ます。
さらに川崎重工では、2021年6月にロボットと周辺機器を速やかに接続して容易にシステムを構築するプラットフォーム「K-AddOn」の運用をスタート。ロボットの導入にはハンドや各種センサ、ビジョンなど周辺機器との接続が必要ですが、その接続性を事前に検証・認証することを目的にしたオープンプラットフォームを用意し、導入時に必要な機器接続の検証コスト削減を目指しています。
また、ロボットに作業をさせることで、加工条件を含むティーチングデータや実績データを蓄積することも可能です。蓄えたデータは他のロボットへの二次利用や、進捗管理、実績収集、トレーサビリティの確保に役立ちます。
ロボットの種類は、大きく「産業用ロボット」と「非産業用ロボット」に分けられる。主に製造業や物流、農業、畜産などの分野で活躍するのが前者。後者は警備や医療、福祉、宇宙などの現場で利用されるロボットを指し、Pepperやお掃除ロボットなどもこちらに含まれる。
そもそも産業用ロボットって？
世界初の産業用ロボットは、1962年に米国で誕生しました。米国人エンジニアのジョージ・チャールズ・デボル・ジュニアが提案した「ティーチング（教示）とプレイバック（再生）により自動化に柔軟に対応するロボット」というアイデアと、“ロボットの父”と言われる事業家ジョセフ・フレデリック・エンゲルバーガーが出会い生まれたのが「ユニメート（＝汎用能力をもつ作業仲間）」と名付けられた産業用ロボットだったのです。
この「ユニメート」を製造・販売するユニメーション社と、いち早く技術導入契約を結んだのが川崎重工でした。技術力を総動員して国産化を図り、1969年に日本初の産業用ロボット「川崎ユニメート 2000型」を発表。以降、国産産業用ロボットの開発は自動車産業を中心に加速します。もともと電気機器や精密機械の分野で高い技術を持っていた国内メーカーの実力がここで一気に開花し、やがて日本は世界をリードするロボット大国となりました。
産業用ロボットの種類は、6種類に大別されます。まず初期に広く普及したのが、砲台のように台座中心に旋回軸を備え、作業を行うアームが上下回転＋伸縮する「極座標型ロボット」。国産初の産業用ロボット「川崎ユニメート 2000型」もこのタイプに属しています。これに似たタイプで、やはり初期に多く活躍したのが「円筒座標型ロボット」。こちらは旋回軸を中心に、上下移動＋伸縮するアーム機構を持っています。また、旋回軸を使わずに縦×横×高さの3方向に直交するスライドで3次元の動きを実現するのが「直角座標型ロボット」。このタイプは、設置面積は大きくなるものの機構がシンプルなので制御が容易なのが特徴です。 現在最も広く使われているのが「垂直多関節型ロボット」。人間の腕のような関節（＝軸）を複数もつアーム＋旋回軸で構成し、溶接やパレタイズ、組み立てなど様々な用途で活躍しています。水平方向の回転軸と垂直方向の直線軸で構成するのが「水平多関節型（スカラ型）ロボット」。上下運動する先端部が水平方向に移動するため、高さが一定の作業台上での作業などに向いています。スピーディな作業を得意とするのが「パラレルリンク型ロボット」。並列（パラレル）に配置した複数の関節で先端を制御するので高速かつ精密な動作が可能で、ベルトコンベア上に流れる軽量なワークのピッキングなどに活用されています。
川崎重工が開発した国産初の産業用ロボット「川崎ユニメート」。モータリゼーション花咲く時代の日本では、自動車業界から特に大きな期待を寄せられ、「3K（きつい・汚い・危険）労働」とされていた溶接工程から投入されていった。
産業型ロボットは主に6タイプに分類できる。左から「極座標型ロボット」「円筒座標型ロボット」「直角座標型ロボット」「垂直多関節型ロボット」「水平多関節型ロボット」「パラレルリンク型ロボット」。このうち「水平多関節型ロボット」を双腕にしたのが、川崎重工製の協働ロボット「duAro」だ。
新時代の産業用ロボットのカタチ
高速で動き力も強い従来型の産業用ロボットは、その性質上、人と隔離して安全柵の中に設置する必要があります。一方で、近年新たなタイプとして注目を集めているのが人と肩を並べて共存できる協働ロボットです。柵などの大がかりな安全設備が必要ないため省スペースで運用出来、専用設備も少なく済むので様々な現場へ柔軟に適用しやすいのが特長です。例えば川崎重工の双腕スカラロボット「duAro（デュアロ）」は、人ひとり分の作業スペースへコンパクトに設置出来る協働ロボット。2本のアームを活かして、人と同じ動きでお弁当の盛り付けや食器洗い、化粧品の梱包作業などに従事することが可能です。川崎重工では、「duAro」を活用したリサイクル現場向けの自動ごみ分別システムも開発しています。
もう一つ、ロボット分野に新たな一石を投じるのが、川崎重工製の遠隔協調操作ロボットシステム「Successor（サクセサー）」です。コントローラーユニットを介して離れた場所にあるロボットをリモート操作できる「Successoｒ」は、これまでは難しいとされてきた“人の感覚が必要な作業”へのロボット適用の可能性を広げます。人間の微細な動作をプログラミングなしで直接ティーチングすることが出来るので、例えば匠の技術をロボットに覚えさせ、ロボットを介して新人が匠の技を学ぶという技能伝承ロボットとしての一面も備えています。一人のオペレーターが複数台のロボットを同時に動かすマルチコントロール機能にも対応しており、将来的には高速通信網を利用して世界中の工場を1ヵ所からコントロールできるようになるかもしれません。来るべきスマートファクトリー時代に、まさしく相応しいシステムといえるでしょう。
安全柵で囲う必要のある従来型の産業用ロボットと異なり、協働ロボットは人と肩を並べて作業に従事できるのが特徴。川崎重工では協働ロボット「duAro」を活用した「資源ごみ選別作業支援システム」を開発。人ひとり分に設置できる省スペース性と2本アームを活かし、人と同一ライン上でコンベヤ上での選別作業を行うことができる。
「Successor（サクセサー）」は、“コミュニケーター”と呼ぶコントローラーユニットを介して、ロボットをリモート操作できる遠隔協調操作ロボットシステム。いずれは高速通信網を利用して遠く離れた工場の作業をオフィスから行うーーそんな活用方法も視野に入れ、さらなる開発が続けられている。