協働ロボット（コボット）：貴社に適しているか判断するために

協働ロボット（コボット）は人間と共に働くよう設計され、自動化と生産性を向上させます。コボットが貴社ビジネスにどう影響するか、なぜそうなるかを学びましょう。

協働ロボット（コボット）は産業オートメーション業界における比較的新しいロボットタイプです。それにもかかわらず、業界に旋風を巻き起こしています。以下のトピックを通じて協働ロボットの基礎を学びます：

• 協働ロボットとは？
• 協働ロボットを使用している業界
• 協働ロボットの用途
• 協働ロボットで自動化すべき時・すべきでない時
• コスト考慮事項

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協働ロボットとは？

協働ロボットは2000年前後で開発・リリースされました。その目的は、人間オペレーターの周りで自動化タスクを実行することです。これは他の据置型産業用ロボットとは異なります。それらは人間から隔離されるよう意図されており、物理的バリアやその他の安全装置で実現されます。協働ロボットには、人と一緒に働くのに適した独自機能が搭載されています。これらの機能には：

• 速度制限
• ペイロード容量制限
• 力検知

技術的には、協働ロボットはあらゆる形態のロボットになり得ます。しかし、商業的に利用可能なほぼすべての協働ロボットは6軸設計です。この設計により、幅広い用途に対応可能です。

協働ロボットは産業用6軸ロボットと明確な違いがあります。人と共に働くよう設計されているのに対し、産業用は隔離されます。また、協働ロボットは非専門家でも扱いやすく、再プログラミングやパラメータ調整が容易です。開発環境は通常グラフィカルで直感的です。これは産業用ロボットのより複雑な開発環境とは対照的です。

コボットは産業用ロボットと比較して軽量です。これにより、移動ロボットと組み合わせて動的環境で作業できます。コボットがある期間マシンテンディング作業を行い、別の場所で必要になれば移動ロボットがコボットを別エリアへ搬送し、次の作業を実行できます。これによりコボットは製造環境により大きなインパクトを与える柔軟性を得ます。

コボットには国際標準化機構（ISO）による厳格な設計制限があります。そのため、ブランド間でベースラインレベルの「協働性」と安全仕様が尊重されていると信頼できます。

ISOは協働ロボットの4つの運用モードを定義しています：

1. パワー・フォース制限

この方式はフォースフィードバックシステムによる力制限を実施します。ロボットが人や物体に接触すると、動作を停止します。ロボットの慣性を考慮し、必要に応じて停止できるよう力と速度を制限する必要があります。「協働速度」は毎秒250mm以下と定義されます。協働ロボット使用時にもゼロリスクではないことに注意が必要です。すべての用途はユニークです。リスクアセスメントを実施し、適切に適用して安全な作業環境を確保してください。

ロボットタイプを問わず、全用途および再配置時にリスクアセスメントが必要です。簡潔に言えば、リスクを評価し対処することです。

パワー・フォース制限はコボット運用で最も一般的な方式です。人間とロボットオペレーターの最も近いワークエンベロープを実現し、生産性制限や中断を最小限に抑えます。外部機器を必要とせず、フォースフィードバックシステムがロボット固有のもの（ハードウェアとプログラミングの組み合わせ）だからです。

2. 速度・距離監視

この方式はセンシング機器で周囲エリアを監視し、ロボットの動きを制御します。このエリアは拡張ワークエンベロープと呼ばれることもあります。一般的に、この機器は人間や機器を監視します。オペレーターやフォークリフトがワークセルに近づくと、ロボットはそれに応じて反応します。減速、可動域制限、または両方を行い、人間や物体がストップゾーンに入ると完全停止します。障害物が定義ゾーンから除去されると再び動作開始します。このタイプの人・ロボット協働は産業用ロボットでも実装可能です。

3. ハンドガイディング

ハンドガイディングは、オペレーターがコントロールモジュールを用いてロボットを遠隔操作することです。重量物・危険物のリフティング用途でよく見られます。従来はオペレーターが動作制御を引き継ぐ必要がありました。

この技術は現在「ハンドティーチング」機能に活用されています。多くの最新協働ロボットに搭載されています。オペレーターはロボット本体のコントロールを用いてハンドガイドし、プロセスのステップを教示できます。産業用ロボットで教示機能を持たせるにはフォースセンシングデバイスが必要です。

4. 安全監視停止

安全監視停止は、産業用ロボットでもよく見られる協働モードです。人間がロボットの作業エリアに入ると、ロボットは完全停止します。レーザーカーテン、非常停止、セルドアの特殊ロックなどで人間の進入を検知します。メンテナンスチームもこのモードでロボット作業を行います。

多くの協働ロボットはこれらの方式を複数組み合わせて展開しており、動的環境で柔軟に運用できます。どのロボットタイプであっても、すべての用途はユニークです。リスクアセスメントを実施し、適切に適用して安全な作業環境を確保してください。

協働ロボットを使用している業界

協働ロボットは汎用設計により、多くの業界で幅広い用途を持っています。コボット技術をよく活用している業界：

• 包装
• 医薬品
• 食品・飲料
• エレクトロニクス
• 物流
• 金属
• プラスチック
• 自動車
• 航空宇宙

コボットはほぼすべての主要業界で見られます。設計には幅広い用途を可能にする特性が含まれています。用途や業界向けのソリューション探しを始める準備はできましたか？ HowToRobotで複数のサプライヤーから見積もりを取得し、時間と労力を節約しましょう。

協働ロボットの用途

協働ロボットがいくつかの業界で一般的であることは理解いただけました。では、コボットに任せられる作業にはどんなものがあるでしょうか？ 例：

• ピックアンドプレース作業
• 組立・分解
• マテリアルハンドリング
• 溶接
• PCB半田付け
• 検査
• ディスペンシング
• マシンテンディング

幅広い用途があることがわかります。これは協働ロボットの利点の一つです。汎用性の高い技術で、単一施設内で多様なタスクに展開・再展開可能です。

協働ロボットには多くの用途に適した強みがあります。まず、人と共に働くのに適した内部システムを持っています。また、産業用6軸ロボットと同じ6軸設計を共有しており、速度、可動域、ペイロード能力の良好なバランスを実現しています。6軸設計の移動自由度が具体的な利点をもたらします。優れた可動域が特定用途での制限になりません。また教示可能です。オペレーターがハンドガイドでタスクを教示し、そこからロボットが繰り返し実行できます。タスクが変われば再教示・再展開可能です。

もちろん、コボットがあらゆる用途に適しているわけではありません。人と共に働くための機能が、一部タスクの実行能力を制限する主因です。例えば、高速・高ペイロードが必要なタスク（大量生産自動車組立など）を考えてみてください。コボットは最適選択ではありません。小さなペイロード容量が負荷操作を制限し、動作中にフォルトを発生させ、ワークフロー中断とライン停止を招きます。また、スループット最大化に必要な速度がコボットでは達成できない可能性があります。低速により更なる効率向上の機会を逃すことになります。この場合、従来型産業用6軸ロボットがより適切です。では、いつ協働ロボットで自動化すべきでしょうか？

協働ロボットで自動化すべき時・すべきでない時

コボットの多くの用途と利点を学びました。貴社の用途がコボット自動化に適しているか、どう判断すればよいでしょうか？ コボットに適したプロジェクト候補の特徴：

• 技術者がロボットにほとんど経験がない
• 品質管理が鍵
• 将来的にタスクが変わる可能性がある
• 人間作業員との協働が必要
• 高速ではなく、大パワーも不要

技術者がロボットにほとんど経験がない

ロボットは複雑な機器です。操作・保守には経験豊富な技術者が必要です。その専門性の大部分は再プログラミングにあります。コボットはシンプルかつ直感的に制御できます。プログラミングインターフェースは素人にも親しみやすく、経験の浅いオペレーター・技術者でも操作・再プログラミング可能です。エントリーレベルのタスクは未経験者でもアクセスしやすいですが、これらの技術は産業用ロボット並みの複雑さと効率まで拡張可能です。だからこそチームは専門家から学び、プログラミングスキルを発展させ、より完全なロボットセルを展開すべきです。

品質管理が鍵

多くのロボットタイプと同様、コボットも繰り返し精度が高く正確です。特に人間と比較して顕著です。したがって、高精度用途はコボット自動化の好適候補となります。品質管理エラーは不良品や不可品を生み、生産プロセスの非効率化、ひいてはビジネスの機会損失につながります。ロボティクス全般がこれらの問題を軽減します。精密でプログラマブルな性質によるものです。コボットはこうした用途でよく展開されます。

将来的にタスクが変わる可能性がある

コボットにはタスクを容易に「教示」できる独自の能力があります。未経験技術者はハンドティーチングツールを導入時に有用と感じることが多いですが、コボット再利用の真価はプログラミングインターフェースにあります。グラフィカルプログラミングにより、ロボット未経験・未訓練者でも容易に理解できます。タスクがわずかに変わっても、コボットプログラムを迅速・容易に変更可能です。これによりインテグレーター呼び出し頻度が大幅に減り、コスト削減で収益増、ROI短縮につながります。

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人間作業員との協働が必要

協働ロボットの決定的特徴は、人と共に働ける能力です。特定タスクは、自動化と人間作業の組み合わせで最適化できます。ロボットは単純・単調なタスクが得意です。人間は複雑な意思決定などを伴うタスクに長けています。両者を組み合わせて共同作業させれば、双方の強みを活かせます。このパフォーマンスは、どちらか単独では超えられません。この最適化により生産ポテンシャルを最大化し、効率向上で収益増とROI向上を実現します。

高速ではなく、大パワーも不要

協働ロボットの主要な制限は強度と速度仕様にあります。これは人間中心のアプローチによる設計上のものです。高速メカニクスを必要とするタスクはコボットに不向きです。大量ピックアンドプレースや組立などが該当します。こうした用途にコボットを導入すると、実現可能な効率向上を逃すことになります。また、ペイロード制限によりコボットがすべてのタスクをこなせないこともあります。大型マテリアルハンドリングなど重作業はコボットでは不可能な場合があります。従来型産業用ロボットがこれらの用途に適しています。

コボット用途は通常、人間の強度と速度能力の範囲内です。しかし、コボットは人間より長い稼働時間を提供します。休憩、シフト交代、病欠が不要です。また、より高い一貫性を提供します。疲労や高速搬送による怪我をしないからです。これにより、人間オペレーター単独以上の効率とスループットポテンシャルを提供します。

コボットの実態

コボットはロボティクス業界を変革しつつありますが、まだ誤解されている面もあります。性能制限と高価格帯が市場での採用に疑問を投げかけることもあります。しかし近年の急成長から、「使いやすさ」が成長の主ドライバーであり、SME（中小企業）によるアクセス拡大をもたらしたと理解されます。複雑な自動化のリソースがない市場をロボティクスに開放しました。今日の「真の」人・ロボット協働は稀ですが、コボットは新たな可能性を開きました：学習・使用が容易なロボット、そして将来の真の人・ロボット協働。未来はまだ書き進められています。

コスト考慮事項

機器コストはROI計算の主要因子です。驚くかもしれませんが、協働ロボットは同等の産業用ロボットアームより高価なことが多いです。しかし、産業用ロボットにはより重い二次コストが伴います。協働用途ではこれらは多くの場合不要です。例えば、産業用ロボットには常に追加安全機器が必要です。これには：

• ライトカーテン
• 安全スキャナー
• フェンシング
• シールド
• 非常停止ボタン

また、非協働産業用タイプは統合がより困難です。これは主に複雑なプログラミング環境によるものです。経験豊富な技術者とプログラマーが設置・セットアップに必要です。メンテナンスコストも産業用ロボットの方が高くなります。コボット単体が最初は高価でも、統合後は協働ロボットの方が安価になるケースが多いです。標準的用途での平均的なコボットの妥当なコストは3.5万〜6万米ドル程度です。

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