ロボットはなぜ動く?“内部”をざっくり紹介します

易しすぎる!ロボット入門 #3 産業ロボットの要素技術

前回は産業ロボットの種類や用途、主なメーカーなどについて紹介しました。今回はもう少し詳しく、産業ロボットを構成する主な技術や、用途別に専門化した産業ロボットについて紹介します。 ロボットの要素技術は3つに分類されます。 ・センサ系  人間の感覚器官のように外界からの情報を得るのに使われます。視覚は画像センサ、聴覚は音センサ、触覚は感圧センサなどに置き換えられ、作業に必要な情報を取捨選択してどんなセンサを搭載するか設計していきます。人間には感知できない赤外線センサや超音波による距離センサなどを搭載することもできます。  また外界と同じように、機械内部の情報を得ることも、ロボットが正しく動作するためには不可欠です。内界センサのなかでもっとも重要なのが「エンコーダ」で、なかでもモータの回転角度や速度を検出する「ロータリーエンコーダ」がなければロボットはまともに動くことができません。 ・知能・制御系  人間でいう頭脳と神経網にあたります。センサからの情報を処理してコントロールします。内蔵されたマイコン(コンピューターシステムを1つの集積回路に納めたもの)に組み込みOSを使って動かします。とくに産業ロボットは大規模な生産管理システムに接続され、他の機器と協働するほか、遠隔地から操作されることも多く、ネットワークへの接続が不可欠になってきています。 ・駆動・構造系  人間でいう骨格や筋肉にあたります。ロボットを動かすモータとしてもっとも多く使用されているのが回転型電気式アクチュエータのサーボモータとステッピングモータです。  またモータだけではトルクを上げることが難しいため、減速機を用いて回転数を落とし、トルクに変換します。  丈夫さや精度の高さが求められる産業ロボットの素材は鋼板などで作るのが一般的でした。最近では軽量化を求めてアルミ系の材料比率も高まっており、強化プラスチックなど金属以外の素材も研究されています。 現在、産業ロボットには細かい作業や高速・高精度の作業が求められるようになっています。動きに誤差が出ないようにするためにも、パーツ1つひとつに高品質が求められます。特に日本には有力なパーツメーカーが多数存在し、ロボット開発を支えてきました。歯車、ねじ、ジョイント(継ぎ手)、ケーブル(電線)などの一般的な機械部品メーカーも、ロボット用に特注部品を開発するなど、ロボット産業のすそ野は広がっています。日本だけでなく、海外のロボットメーカーからも注文を受けており、世界のロボット産業にとって重要な存在となっています。 ロボットの3要素はトレードオフの関係にあります。例えばセンサを最大限に活かせば知能・制御系の負担が増え、消費電力も増えて駆動時間が短くなります。そのほかにもパーツそれぞれの加工精度や実装技術、プログラミング、インターフェースなどさまざまな要素が複雑に組み合わさってロボットのパフォーマンスが実現します。ロボットを導入する箇所をロボットに最適化することも必要になってくるかもしれません。  いずれにしろ、ロボットを「どこで」「何に」「どう使うか」を考え、開発や導入をしていくことが重要です。  「2019国際ロボット展」には、今回紹介したようなロボットを支える技術やメーカーも多数出展します。ぜひ足を運んでみてください。 「2019国際ロボット展」特設サイト <お知らせ> 国際ロボット展公式アプリが登場! 参考文献 日本ロボット工業会 監修、日刊工業新聞社、2015年

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