協働ロボット理解：定義、用途、メリット

著者：Roger Mahler
私のロボット初体験は高校時代、1980年代半ばに産業技術教師が購入した2軸空圧ロボットキットでした。機械加工アルミプレート製で、Apple IIeコンピュータで制御されるエアソレノイドで動作しました。動作は、軸0（ベース）が水平0度ハードストップまたは180度回転ハードストップ、軸2が垂直方向に90度伸縮ピボット。グリッパーのジョーは幅約1インチ、深さ約1インチでした。
木片（約2インチ角、厚さ1/2インチ、中心に3インチ長の1/8インチ木製ダボ）をウィジェットとして作り、ロボットでハンドリングしました。動きは滑らかではなく、シリンダーが詰まったり空気圧が変動したりで、回転が遅かったり、急加速・急停止でペイロードがグリッパーから外れて教室中を飛び回ることも。当時としては非常にクールで見応えがありましたが、今の基準からすれば非常にローテクです。
Sure Controlsは進化を続け、最高の製品ラインを提供しています。Sawyerは私たちの歴史の一部ですが、協働ロボットの未来はOmronやPreciseのような企業にあります。
協働ロボットとは？インターネットで検索すると定義にバリエーションがあります。協働の文字通りの定義は何かを生産または創造するために誰かと共に働く行為であり、これが協働ロボットの本来の目的です。多くの人は、フェンスなしで人間の周りで働けるロボットを協働ロボットと思います。確かにそれは協働的ですが、それが協働ロボットであることを意味しません。
協働ロボットには様々なタイプがあり、追加安全機能なしで使用できるのは、パワー・フォース制限機能を持つタイプのみです。このタイプは追加安全デバイスなしで人間と共に作業可能です。ロボットは経路上の異常な力を感知し、力の過負荷を検知すると停止するようプログラムされています。また、衝撃時の力を広い面で分散する設計のため、ロボットは丸みを帯びています。最大の特徴は関節の力を読み取る能力です。作業中に異常な力が加わると検知し、停止や位置逆転で初期接触を緩和できます。これにより人間と接触した場合に即座に反応し、衝撃エネルギーの一部を分散できます。
コボットのアームは障害物に遭遇すると「譲歩」し、一時停止してから作業を継続します。短期間に再び障害物に遭遇すると、エラー通知を出して停止し、確認を待ちます。もう一つの興味深い機能「ハンドガイディング」により、複雑な言語でプログラミングする代わりに、ロボットを手で動かして位置や経路を教示し、それを繰り返させることができます。ハンドガイディングは人間とロボットの協働と導入容易性に役立ちますが、ロボットを本質的に安全にするものではありません。機械的に設計されたフォース制限機能と特許取得済みフォースセンサが安全性を担保します。
経済的にも、フォース制限ロボットはプログラミングと統合が容易なため理想的です。フェンスや他の安全装置が不要（ただしリスクアセスメントは実施すべき）、ハンドガイディングでプログラミング時間短縮、既存生産ラインを変更せず人間と共に作業可能です。従来の製造ロボットは高速・高コスト・硬いガードで作業者と分離された用途に限られ、大量生産向けでした。今日では、中小企業でも複数の短期工程にこれらの導入しやすいロボットを活用し、必要に応じてタスク間で移動させられます。
また、協働ロボットはライン上で人間と相互作用します。非エンジニアでも手で教示でき、タスク理解を伝え、次の動きを示すなど、まさにライン上のもう一人の同僚／コボットとして振る舞います。これらのソリューションにより、企業は既存従業員を維持・成長させ、人手不足のタスクを自動化するツールとして協働ロボットを展開し、従業員に社内成長の機会を提供できます。