ロボットの部品とコンポーネントのガイドとそれらを調達する方法

産業用ロボット部品およびコンポーネントの＃1ガイドをご覧ください。それらの使用法、特性、制限、およびそれらの入手先についての詳細をご覧ください。

あなたはロボット（またはいくつか）を持っていて、ユーザーが交換可能なコンポーネントや部品についてもっと知りたいと思うかもしれません。または、主要なロボットアセンブリがどのように機能するかについて詳しく知りたい場合があります。どちらの場合でも、あなたは正しい場所にいます！

ほとんどのロボットのユーザーが交換可能なコンポーネントには、エンドエフェクター、センサー、およびロボットコントローラーが含まれます。移動ロボットの場合、バッテリーは定期的に交換する必要があります。ロボットの重要な付属品は、ロボットアームの取り付けと、センサーを固定するための取り付けシステムです。ロボットビジョンシステムも交換可能です。もちろん、LEDディスプレイやキーパッドのような他の多くの小さな部品や部品があります。これらの完全なリストは、私たちの範囲を超えています。この記事では、主要なアセンブリとその機能のいくつかをトップダウンで見ていきます。

HowToRobotを使用して、ロボットコンポーネントの見積もりを取得できます。 HowToRobotには、15,000を超えるロボットベンダーのディレクトリがあります。これは、利用可能な製品の概要を取得できることを意味します。ロボットに最適な正確なコンポーネントを決定できます。また、競合製品の費用対効果を比較できます。

この記事の内容

• ロボットエンドエフェクター
• ロボットセンサー
• ロボットコントローラー
• ロボットバッテリー
• ロボットベース/取り付けシステム
• ロボット安全コンポーネント
• コンベヤーベルト
• 振動フィーダー
• 組織にとって理想的なロボット部品またはコンポーネントを調達する方法

ロボットエンドエフェクター

ロボットアームのエンドエフェクターは、作業が行われる場所です。ロボットとワークピースが接触する場所です。人間と同じように、物事を成し遂げるために非常に幅広いツールを使用するので、それはロボットの場合です。

ロボットエンドエフェクタは、「エンドオブアームツーリング」またはEoATとも呼ばれます。 EoATは、事実上、ロボットの手首、手、およびツールです。エンドエフェクターは、溶接ツールから掃除機まで何でもかまいません。

EoATは、ドライバーまたは回転ドリルである可能性があります。一部の企業は、ロボットのエンドエフェクターのみを製造することを専門としています。多くのベンダーは、特定の種類のEoATのみに焦点を当てています。

多くの場合、ツールを自動的に変更できることは優れた機能です。特別な固定具が工具を保持します。通常、ロボットの外部の表面に取り付けられます。フィクスチャは、ロボットアームが交換できるさまざまなツールを保持できます。このようにして、ロボットはワークピースに対してさまざまなタスクを実行できます。この機能の使用例を次に示します。ロボットアームは、金属片に穴を開けることができます。次に、ツールを交換し、作成したばかりの穴のバリを取り除きます。ロボットは再びツールを交換します。また、タッピングツールを使用して穴にネジを切ります。

ロボットグリッパー

ロボットアームにはさまざまなグリッパーがあります。ユニバーサルグリッパーはまだ見つかっていません。当初、設計者は、人間の手のようなロボットグリッパーを作成することが最善のアプローチであると考えていました。その後、彼らは考え方を変え始めました。

ロボットが一日中箱を持ち上げるはずの場合、手に指を置く必要がありますか？おそらくそうではありません。小さい箱の場合は、吸盤の方が良いかもしれません。大きな箱の場合は、2本の腕を持つロボットを使用する方がよい場合があります。 「手」またはグリッパーは、ノブが付いた球のような形をしている場合があります。大きくて重い箱の場合は、箱の下に滑り込ませて下から支えることができるプロングを用意するのが最適な場合があります。

人生の多くのものと同様に、「形態は機能に従う」。必要なグリッパーの種類、またはグリッパーのセットは、アプリケーションによって異なります。

ロボットセンサー

ロボットセンサーは人間の感覚のようなものです。ロボットは、見て、聞いて、触覚を持つことができます。それらは匂いと味の感覚でさえ供給されることができます。産業用ロボットは、鉱山の空気の質をテストするために「匂い」の感覚を使用する場合があります。有害ガスや漏れている汚染物質を検出できます。試飲ロボットもあります。彼らは食品の品質をテストし、有害な化学物質の存在を発見することができます。

しかし、現在産業用アプリケーションに使用されている最も一般的なロボットの感覚は視覚です。以下では、ロボット視覚用のセンサーの主なタイプのいくつかを見ていきます。

光学センサー

ロボットが利用できるようになったさまざまな光学センサーは、確かに印象的です。一部のセンサーは、光学的方法を使用して表面の粗さを決定します。他の人はフィルムの厚さを測定することができます。さらに他の人は、オブジェクトの正確な色を発見します。ロボットに顕微鏡を搭載することができます。これは可能性の世界を開きます。顕微鏡で多くの測定を行うことができます。

光学センサーは、液体の流量を測定できます。流量は、電磁センサーなどの他の方法でも測定できます。パルスを送る一種の外輪も使用できます。ホイールがより速く回転しているとき、パルスはより速く発生します。

位置と速度は、光学センサーで測定することもできます。センサーはカメラである必要はありません。

レー​​ザースキャナー

産業用アプリケーションへのレーザー技術の導入は、多くのことが行われる方法を変えました。レーザーは、ハンドヘルドバーコードスキャナーで使用されます。彼らは機械加工された部品の正確な測定を行うことができます。レーザーは長距離の測定にも使用されます。複雑なビジョンシステムはレーザーを使用します。コンピュータビジョンとは、移動ロボットが自律的に進み、経路上の障害物を回避できることを意味します。

バーコードラベルを読み取るためのレーザースキャナーは、高速、正確、低コストです。一部のスキャナーはハンドヘルドであり、在庫管理の人々によって使用されます。ハンドヘルドレーザースキャナーは、マテリアルハンドリングおよび製造タスクでも使用されます。レーザーバーコードスキャナーは、倉庫内の自律移動ロボット（AMR）に配置して、注文ピッキングプロセスを支援することができます。スキャナーは、倉庫の通路を飛行する空中ドローンに取り付けることができます。ドローンはバーコードを読み取り、コンピュータービジョンを使用してボックス内のアイテムを数えます。空中ドローンは、人々がそれを行うのにかかる時間の何分の1かで在庫をとることができます。

レーザーバーコードスキャナーは、アイテムを追跡する唯一の方法ではありません。 RFIDベースのスキャナーを使用できます。 RFID（Radio Frequency IDentification）には、ラベルを表示する必要がなく、ラベルを読み取ることができるという利点があります。これは、RFIDが光の代わりに電波を使用しているためです。ただし、RFIDラベルはバーコードよりも高価です。

レーザースキャナーの最も一般的な用途の1つは、産業用ロボットビジョンです。これらのスキャナーは、Light Detection AndRangingの略であるLiDARを使用します。 LiDARはRADARのようなものです。レーダーは第二次世界大戦中に発明され、RADio Detection AndRangingの略です。どちらの場合も、原理は似ています。 LiDARセンサーは、電磁エネルギーのパルスを送信し、次に、最も近いオブジェクトで跳ね返る反射を検出します。反射が戻るまでにかかる時間が測定されます。反射が戻るまでに時間がかかる場合、オブジェクトは遠くにあります。時間が短いということは、オブジェクトが近いことを意味します。時間はセンサーから物体までの距離に比例します。このように、レーザーを使用して、単一の点までの距離を正確に測定できます。

興味深い事実：NASAの科学者は、1960年代にアポロ計画の一環としてLiDARを発明しました。その初期の用途の1つは、地球と月の間の距離を測定することでした。

LiDARは、2次元、および3次元の1次元で使用できます。一次元でのLiDARの例は、レーザー巻尺です。部屋や建物の寸法をすばやく正確に測定できます。産業用アプリケーションでは、レーザーを使用して、工作機械またはロボットフライス盤によって行われた切り込みの深さを正確に測定します。 LiDARを備えたロボットアームは、品質管理のために部品のサイズを測定できます。

2次元構成では、レーザービームが前後にスキャンされます。スキャンは完全な円で行われる場合もあれば、円の一部のみを通過する場合もあります。レーザービームは2次元平面内にとどまります。自律移動ロボット（AMR）の場合、この平面は水平です。それはしばしば地上数センチメートルです。このようにして、AMRはLiDARを使用して、経路内のオブジェクトを検出できます。ロボットはこの認識を使用して、計画されたルートに沿って安全に進むことができるかどうかを判断します。経路を遮る何かがある場合、ロボットは旋回または停止する可能性があります。

ただし、2-D LiDARには、レーザースキャンの平面の上または下のオブジェクトを検出できないという制限があります。事実上、ロボットは2DLiDARの平面にないものに対して「ブラインド」です。 3-D LiDARを使用すると、この制限を克服できます。

3-D LiDARを使用すると、システムは平面内のレーザービームをスキャンし（2-D LiDARのように）、平面を上下に傾けます。傾斜動作を追加することは、システムが3次元空間をカバーすることを意味します。 3Dスキャンの欠点は、より多くの計算能力が必要になることです。システムはより多くの情報を収集するため、そのすべての情報を処理してリアルタイムで実行することは困難です。これには、より強力なコンピューターが必要です。また、3-DLiDARの機械的コンポーネントはより複雑です。したがって、3Dスキャナーは2Dスキャナーよりも高価です。 2Dスキャンと3Dスキャンのどちらが適切かは、すべてアプリケーションによって異なります。

もちろん、LiDARには制限があります。直射日光はLiDARセンサーを盲目にする可能性があります。ただし、LiDARは、多くの種類のセンサーよりも強い太陽光を処理できます。レーザー光線を反射する物体は物事に影響を与える可能性があります。反射するオブジェクトの種類と色は、LiDARの精度に影響を与える可能性があります。ほこり、汚れ、破片は、LiDARセンサーのレンズを詰まらせる可能性があります。これにより、センサーの感度と精度が低下します。

ビジョンシステム

ロボットのビジョンは革命的な変化を遂げています。少し前まで、ロボットの視覚は非常に限られていました。実際、ロボットが何かが邪魔をしていることを検出した場合、ロボットが停止して助けを求めることしかできなかったほど限られています。今日、自律移動ロボットは障害物を回避することができます。彼らは人と無生物の違いを知ることができます。

カメラの解像度と感度が向上しました。ビジュアルデータを処理するソフトウェアも改善されました。コンピュータビジョンシステムは現在、人間の顔を認識しています。

カメラハードウェアは、ビジョンソリューションの重要な部分です。しかし、生データを記録するだけでは十分ではありません。ビジョンシステムは、そのデータを有用な情報に変換できなければなりません。ビジョンシステムは、オブジェクトの距離、速度、および方向を検出できる必要があります。ビジョンシステムがオブジェクトが人またはフォークリフトであることを認識できる場合は、さらに便利です。あるオブジェクトが人であり、別のオブジェクトが乗り物であることを理解する能力は、セマンティクスと呼ばれます。ロボットをよりインテリジェントにするためには、環境を意味的に理解することが重要です。

コンピュータビジョンのもう1つの用途は、順序の選択です。オブジェクトが他のものの山にある場合でも、ロボットは1つのオブジェクトを選択できる必要があります。これは、クラッターからのピッキングと呼ばれます。ロボットは、オブジェクトだけでなく、アイテムがその端にあるか、または逆さまにあるかどうかも識別する必要があります。これが決定されると、ロボットはオブジェクトを拾う方法を決定できます。これは困難であることが証明されていますが、今ではそれを実行できるシステムがあります。

要件に合うロボットビジョンシステムがある可能性があります。

センサーフュージョンによるロボットビジョン

ますます、ロボットシステムはセンサーの組み合わせに依存しています。さまざまな種類のセンサーにはそれぞれ長所と短所があります。 1つのセンサーでも、ロボットシステムに一種の「ビジョン」を提供できます。ただし、センサーの組み合わせが最適です。多くのセンサーからのデータを組み合わせると、センサーフュージョンと呼ばれます。センサーフュージョンにより、ロボットはより堅牢で信頼性が高く、安全になります。マイクロチップの計算能力が成長し続けるにつれて、より多くのセンサーが使用されることが期待できます。これにより、ロボットがよりインテリジェントになります。

ロボットコントローラー

ロボットコントローラーにはさまざまな形状とサイズがあります。一部は小型のハンドヘルドタブレットです。これらは、単純な作業セルを制御するために使用されます。他のロボットコントローラーは、複雑な製造およびロジスティクスプロセスを制御できます。ロボットコントローラは、ロボットシステムに必要なことを実行させるのがいかに簡単かを判断する上で非常に重要です。ロボットコントローラーは、ロボットがその仕事をどれだけうまく遂行するかという重要な部分です。

ロボットコントローラーは、安全性、ロジック、およびモーションコントロールを担当します。ロボットが外部イベントにどれだけ迅速に応答するかは、多くの場合、ロボットコントローラーの重要な指標です。一部のアプリケーションは、他のアプリケーションよりも速い応答時間を必要とします。これにより、必要なロボットコントローラの種類を決定できます。ロボットコントローラのヒューマンマシンインターフェイス（HMI）は、もう1つの重要な側面です。人気のあるHMIの1つは、ハンドヘルドのタブレットスタイルのデバイスである「ティーチペンダント」です。ティーチペンダントは、ロボットに何をすべきかを教えるときに使用されます。ロボットの生産準備が整ったら、ティーチペンダントを取り外すことができます。

工場では、ロボットコントローラとロボットの間に有線接続を見つけるのがより一般的です。有線接続は、信頼性が高く安全なインターフェースを提供します。安全規制により、有線接続が必要になる場合があります。これは、自律移動ロボット（AMR）には当てはまりません。 AMRは、コントローラーにワイヤーを接続する必要がある場合はあまり役に立ちません。ワイヤレス産業用ロボットコントローラーも利用できます。アプリケーションによっては、有線システムよりも優れている場合があります。

ロボットコントローラには、大きく分けて3つのカテゴリがあります。

• PLC （プログラマブルロジックコントローラー）、
• PAC （プログラム可能な自動化コントローラー）、
• IPC （産業用パーソナルコンピュータ）。

PLCは最も古い技術であり、最も低コストのタイプのロボットコントローラです。複雑なモーションコントロールを必要としない単純なアプリケーションに使用されます。 PLCのデータロギング機能も、他のタイプのロボットコントローラよりも機能が劣ります。 PLCの入出力デバイスの種類は少なくなります。

PACは、PLCの更新バージョンを表します。 PACは、より多くの計算能力とより優れた機能を備えています。 PACが適しているアプリケーションは非常に広範囲に渡ります。

IPCは最大の計算能力を備えており、最も高価なタイプのロボットコントローラーでもあります。複雑な動きを処理でき、さまざまなインターフェースを介して通信できます。 IPCは、非常に大量のデータを処理および保存できます。

これら3種類のコントローラーの違いは、時間の経過とともに曖昧になります。今日、ロボットコントローラの3つの別々のカテゴリは実際にはありません。それはより連続的なものです。

異なるロボットコントローラを決定する際の重要な要素の1つは、ソフトウェアです。アプリケーション固有のソフトウェアパッケージを探します。アプリケーションパッケージは、起動と実行がどれほど簡単かを決定します。また、特定のニーズに対して期待できるサポートの量にも影響します。

ロボットバッテリー

進化するバッテリー技術は、幅広い電気および電子機器に影響を与えています。より良いバッテリーは、より長い動作時間とより短い充電間隔を意味します。改善により、自律移動ロボット（AMR）は実用的で費用効果が高くなりました。

使用に適したロボットバッテリーを選択する際に考慮すべき基本事項には、化学が含まれます。 、容量 、および充電 。

ロボットバッテリーの化学的性質は、一般的に次のタイプになります。

• NiMh ：ニッケル水素電池は、今でもロボットに使用される最も一般的なタイプの電池です。重量と容量の比率が高いため、これらの値は適切であり、「メモリー効果」はほとんどありません。メモリー効果は、一部の種類のバッテリーの制限です。つまり、バッテリーを再充電する前に、バッテリーを完全に放電する必要があります。そうしないと、充電するたびにバッテリー容量の一部が失われます。
• NiCd （ニッケルカドミウム）電池はメモリー効果があり、他の種類の電池に交換されています。
• 鉛蓄電池 バッテリーは大容量と低コストを提供します。
• LiPo （リチウムイオンポリマー）電池は、単に「リチウム電池」と呼ばれることがよくあります。それらは、重量に対する容量の比率が高いため、急速にロボットに最適なバッテリーになりつつあります。彼らはメモリー効果に悩まされていません。

さまざまなバッテリーを検討する際の質問は次のとおりです。バッテリーの充電にはどのくらい時間がかかりますか？バッテリー充電器には過充電に対する保護手段がありますか？ワイヤレス充電は、ロボットにとっても非常に役立ちます。ロボットが充電ステーションに到達したときに正確な位置にある必要がないため、充電が簡単になります。

ロボットベース/取り付けシステム

ロボットアームを備えた固定ロボットは、作業を実行するためにしっかりと取り付ける必要があります。選択できるオプションはたくさんあります。

台座マウントは、ロボットアームを持ち上げる必要がある場合に便利です。コンベアシステムや作業面にアクセスするには、アームを持ち上げる必要がある場合があります。マウントは床にボルトで固定できます。マウントにはキャスターを付けることもできるので、簡単に移動できます。

ロボットを倒立位置に取り付けることが理想的なアプリケーションがあります。これには特別なマウントがあります。逆向きにすると、腕の届く範囲が最大になることがよくあります。他のアプリケーションでは、ロボットを垂直に取り付ける必要がある場合があります。機械の側面に固定されている場合があります。位置が決まったら、ロボットアームに付属のソフトウェアを調整する必要があります。

センサーを固定するためのモジュラー取り付けシステムが利用可能です。例としては、カメラ、ケーブル、ホースなどがあります。一部のセンサー取り付けシステムは、強度と耐久性に最適です。他の人は携帯性のために柔軟性と軽量を強調します。調整可能なレバーにより、センサーとケーブルを適切に配置できます。

ロボット安全コンポーネント

ロボットは、人々を汚く、退屈で、危険な仕事から解放することができます。そしてそれらは労働条件の安全性を改善することができます。しかし、正しい方法で使用しないと、ロボットは危険な危険になる可能性があります。自動化ソリューションが安全であることを確認することが最も重要です。

ロボット安全PLC

通常のプログラマブルロジックコントローラー（PLC）には、通常1つのマイクロプロセッサーが搭載されています。また、メモリと入出力回路も備えています。安全PLCには冗長性が組み込まれています。安全PLCには、2つ、3つ、または4つのプロセッサがあります。ウォッチドッグ回路は、各プロセッサの状態をチェックします。何か問題が発生すると、ウォッチドッグ回路がアラームを鳴らします。

一部のPLCには、対応する入力のない出力があります。対照的に、安全PLCは、入力と出力が一致することを特徴としています。これは、回路の適切な接続と正常性を検証するために常にテストを行うことができることを意味します。

通常のPLCで問題ないアプリケーションもあります。 PLCには非常停止（e-Stop）機能があります。これらには、ライトカーテンまたは近接センサーが含まれます。これはあなたの仲間に安全を提供するのに十分かもしれません。しかし、安全PLCが最良の選択である多くのアプリケーションがあります。 1つのコストのかかるミスや事故は、安全PLCの追加コストをはるかに上回る可能性があります。

ロボット安全センサー/レーザースキャナー/ライトフェンス

どうすれば生産性と安全性を同時に向上させることができますか？さまざまな方法があります。

レーザーエリアスキャナーは、産業用ロボットの近くにいる人の存在を検出できます。レーザースキャナーは、誰かが最も外側のゾーンに入った場合に速度を落とすようにロボットに通知できます。遅い速度は通常の速度の50％になる可能性があります。誰かがロボットに近い2番目のゾーンに入ると、速度がおそらく25％に低下する可能性があります。最も近いゾーンで人が検出されると、ロボットは停止します。ユーザーはこれらのゾーンのサイズを決定できます。ユーザーは、ロボットが行う応答をカスタマイズできます。

ロボットにはさまざまな安全装置を使用でき、使用する必要があります。大きくて重いロボットには、小さいロボットよりも高いレベルの安全性が必要です。一般的な安全方法の1つは、ライトフェンスまたはライトカーテンを使用することです。 「柵」は、産業用ロボットの周りの光線で構成されています。たとえば、何かが光線を遮ると、ロボットが緊急停止する可能性があります。

ロボットフェンシング

生産性と安全性を維持するための最も安全な方法は、ロボットを専用の別の領域に隔離することです。そのようなさまざまなフェンスが利用可能です。さまざまな機能には、フェンスの高さとフェンス材料の開口部のサイズが含まれます。セルフレベリングフットが組み込まれたフェンスポストが望ましい場合があります。フェンスの強度も考慮事項です。フェンシングは、金属線、穴あ​​き金属シート、またはプレキシグラスで作成する必要がありますか？アプリケーションには、熱や電気から保護するフェンシング材料が必要な場合があります。

コンベヤーベルト

ロボットとコンベアシステムは頻繁に使用されます。ロボットは、コンベヤーからアイテムを取り出してサイクルを開始するか、サイクルの最後に部品をコンベヤーに配置します。そしてもちろん、それは両方を行うかもしれません。

選択できるコンベアシステムにはさまざまな種類があります。一部のコンベヤーシステムは消毒が簡単です。これにより、食品加工作業に適しています。考慮すべき他の機能は、コンベアシステムの速度と幅です。その高さ、最大傾斜角度、および処理できる重量の量はすべて考慮事項です。

振動フィーダー

ロボットは振動フィーダーとうまく組み合わされます。これは、ピックアンドプレースおよびアセンブリ操作の場合に特に当てはまります。小さな部品は振動フィーダーに供給されます。次に、フィーダーは部品をロボットに移動します。フィーダーは部品をすべて同じ位置に置くことができます。これにより、ロボットがそれらを拾いやすくなります。

組織にとって理想的なロボット部品またはコンポーネントを調達する方法

HowToRobotは、企業が自動化で成功するのを支援するグローバルプラットフォームです。 HowToRobotには、15,000を超えるロボット企業の世界的なディレクトリがあります。これは、アプリケーションに最適な、必要なタイプのロボットコンポーネントを見つけることができることを意味します。

必要なパーツまたはコンポーネントの種類をすでに知っている場合があります。もしそうなら、あなたは見積もりを取得し、多くのベンダーから製品情報と価格を受け取ることができます。

プロセスのナビゲートを支援できる公平なHowToRobotエキスパートがいることに注意してください。エキスパートアドバイザーとの協議を設定するには、ここをクリックしてください。