安全性を高める協働ロボティクス：危険作業現場での活用事例

技術は近年大きく進歩し、生産プロセスの最適化・改善だけでなく、職場の安全性向上にも貢献しています。ロボティクスが直面する大きな課題の一つは、作業環境の改善と安全な環境の実現です。一般に、産業プロセスの自動化は、オペレーターがより安全に作業できるようにし、労働条件を改善し、危険な環境から作業者を遠ざけます。

本ブログでは、協働ロボティクスがいかに危険なタスクを自動化し、それらのプロセスをより高速かつ安全に実行し、オペレーターのリスクを大幅に低減できるかを紹介します。

協働ロボットとは

協働ロボット（コボット）は、オペレーターと同じ職場で共に働くために作られました。それぞれの長所を組み合わせるためです。

協働ロボットはあらゆる種類の工場に広く導入され、多様なタスクを実行しています。デジタル化とインダストリー4.0の鍵となる要素です。協働ロボットは、製品に付加価値を与えない面倒なタスクを自動化します。いわば、作業者のアシスタントの役割を果たします。

従来のロボットタスクだけでなく、カメラ、温度センサー、力センサーなどさまざまなセンサーを追加することで、これまで自動化が困難だったより複雑なタスクも実行可能になります。つまり、ロボットがより賢くなるのです。

協働ロボットのメリット

協働ロボットには、あらゆる環境や、従来の産業用ロボットでは解決できないタスクへの適用を可能にする大きなメリットがあります：

• 複雑な電気工事が不要で、ほぼあらゆるコンセントに接続可能。組立が簡単で直感的
• 非常に柔軟で、生産スケジュールを変更せずに新しいタスクへ再配置可能。プログラムの再利用や、同一ラインでの複数タスク自動化も可能
• コボットのプログラミングは非常に直感的で導入しやすい
• あらゆる業種・環境で使用可能。さらに、多様なエンドエフェクタ（ハンド/ツール）に対応し、各タスクに効率的・迅速に適応
• 安全で、ケガの原因となる重労働や危険なプロセスを自動化し、付加価値のない作業を削減

ご覧の通り、協働ロボットには多くのタスク自動化に適したメリットがあります。中でも、人々にとって危険で面倒なタスクへの適用が顕著です。

協働ロボットと危険作業

協働ロボットは、危険部品のハンドリング、過酷な環境での作業、不良人間工学によるケガなど、人をリスクに晒す潜在的に危険なタスクを引き受けられます。ロボティクスはこの点で大きな可能性を秘めており、安全性を向上させます。ロボットは、人間が実行できない、または高リスクを伴う反復的・危険なタスクを実行可能。限られたスペースや極限環境での作業も可能にします。

依然として、自動化や自律実行が必要な危険環境における課題は多く存在します。そのため、完全自律型と遠隔操作型の両方のロボットシステムが開発されています。

近年、ロボットの進歩は知能センサー、人工知能、モジュラー機械システムの開発に基づいています。したがって、外部刺激に反応し、障害物回避、軌道修正などを行い、高温エリアや危険物ハンドリングなどの危険環境で作業可能な、完全な自律ロボットシステムが存在します。例えば、ブレードハンドリングがオペレーターに極めて高いリスクをもたらしていたプロジェクトをご覧ください。

一方、遠隔操作システムは、触覚入力デバイス（マスター）を通じて、人からロボット（スレーブ）へ制御権を委譲するものです。現在、シミュレーションシステムやVRが、特定メカトロニクスツールやロボット介入の準備、リカバリシナリオや故障モード分析を含む訓練を支援しています。遠隔操作ロボットの例として、ドローンや医療用手術ロボットが挙げられます。

危険環境における自律ロボット

協働ロボットに加え、完全自律ロボットについても紹介します。エネルギー分野など、原子力発電所や石油プラットフォームといった危険環境で、作業員にとって潜在的な危険となる修理・メンテナンスが必要なケースが多々あります。また、人のアクセスが困難な場所で作業が必要なケースもあります。こうした場面で、多様な構成の自律ロボットが危険環境で移動・作業し、作業員のリスクとなるタスクを実行します。これらのロボットは、高い精度と柔軟性で修理・メンテナンスを実行できます。

このタイプの最も有名な開発例は、ボストン・ダイナミクス社の四足ロボット「Spot」で、すでに実環境で使用されています。Spotは、ポンプ警告地点での点検や化学ガス漏洩現場など、潜在的に危険な環境での使用を想定して設計されています。

要するに、ロボティクスの進歩により、人へのリスクを伴うタスクの自動化と、危険環境での作業が可能になりました。この技術は将来、より精密かつアクセスしやすいものになるでしょう。

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