垂直多関節ロボットのアーム
産業用ロボットのアームは6軸機構が主流です。ロボットハンドやリンクはサーボモーターを通して回転する軸で直列に繋がっています。6軸の垂直多関節ロボットのアームは、先端部（ハンド）から遠い順に1軸、2軸とすると以下の構造が成り立ちます。
1軸：アーム土台の回転運動
2軸：アーム全体の上下運動
3軸：アームの関節部分の曲げ伸ばし運動
4軸：ハンドとの接合部分の回転運動
5軸：ハンドとの接合部分の曲げ伸ばし運動
6軸：ハンド先端部の回転運動
スカラロボットのアーム
スカラロボットのアームは、軸とリンクはすべて水平方向に動作します。一方、先端部のみ垂直方向に動き、ワークに対して作業を行います。スカラロボットは上下方向には剛性が高く、水平方向にはしなやかな動きが可能という特徴があります。
パラレルロボットのアーム
パラレルロボットのアームは、リンクと軸が並列に複数配置した構造となっています。リンクと軸の組み合わせにより、多様な動作が可能になります。また、並列なリンクを通して、複数のサーボモーターの出力を1点に集中することもできるので、少ない機動力で作業を行えるという特徴もあります。
直交ロボットのアーム
直交ロボットのアームは、直交するスライド軸を組み合わせた構造になっています。シンプルな構造で、動きを予想しやすい点も特徴です。リンクがスライド軸上を動くことから、ガントリーロボットと呼ばれることもあります。
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AIは自立して精度を高める仕組み
AI（人工知能）は、人の脳の仕組みを人工的に生み出そうとする概念や研究分野。現在のAIは、学習モデルの1つであるニューラルネットワークを利用することで、飛躍的に機械学習の精度が上がりました。
AIと聞いて、一般的にイメージされるのは「汎用人工知能」。これ自体は、まだ世界のどこにおいても実現していません。現在、AIと呼ばれているものは「大量のデータを機械学習を用いて処理しているもの」を指しています。
ディープラーニングなどの学習方法を利用することで、学習するほどに人工知能の精度は高まるのです。特定の分野について過去の大量のデータから学習を行い、類似した新しいものを生成できる処理が行える点がAIとロボットの違いです。
ロボットはプログラムされた動作を行う
ロボットは、プログラムされた動作を忠実に行うことが基本。自分で判断を行うことはできず、決められたことしかできません。
ロボットと聞くとフィジカルなロボットのイメージが強いですが、仕事の効率化に役立つロボットソフトウェアもロボットの一種。この記事では、センサーなどと組み合わせてAIを利用するフィジカルなロボットの実例を後ほど詳しく紹介します。
AI × ロボットにより高品質なサービスの提供が可能
AIとロボットを組み合わせることで、今後はさらに高品質で高機能なサービスの提供が可能になるでしょう。
人材不足の解消や生産性の向上などの観点から、RPAと呼ばれるロボットソフトウェアの導入が話題を集めています。
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産業用ロボットにはさまざまなタイプがあり、代表的なのが「垂直多関節ロボット」「スカラ（水平多関節）ロボット」「パラレルリンクロボット」「直交ロボット」の４種類です。
産業用ロボットは本体であるアーム（マニピュレーター）、制御ボックス、ティーチングペンダントの３つで構成されるのが基本です。制御ボックスには電源やサーボコントローラー、サーボアンプ、周辺機器用の接続端子などが収められています。ティーチングペンダントとは、ロボットの操作やプログラミングに使う手持ちの操作盤のことです。
ロボットハンドなど、アーム先端に取り付けるエンドエフェクターと呼ばれるユニットは別売りです。市販品もありますが、ロボットで扱う対象物に合わせてシステムインテグレーター（SIer）が製作することが多いです。
垂直多関節ロボット
垂直多関節ロボットには人間で言う肩や肘、手首のような関節があり、人の腕と同様に複雑な動きが可能です。人の腕は７軸の自由度を持つと言われます。垂直多関節ロボットは６軸可動のものが多いですが、４、５軸や７軸のものもあります。
「産業用ロボット」と言った場合、多くの人がまずイメージするのはこのタイプです。ロボットの用途として大きな比率を占める溶接や塗装にもこのタイプが使われます。汎用性が高いため、物流拠点や部品加工工場などさまざまな現場で活用されています。
軸数が多いと動きの幅が広がり、腕を折り曲げれば狭い場所でも効果的に使えますが、複雑になる分使いこなすのが難しくなります。
スカラロボット
スカラロボットは、水平方向の２つの回転軸と、垂直方向の１つの直線軸で構成されるロボットです。この３軸に加えて手首にも水平の回転軸を持たせた、４軸の製品が最も一般的です。物をつかみ上げる場合、水平方向の軸回転の組み合わせでハンドを対象物の真上まで動かし、垂直の直線軸でハンドを近づけます。
複雑な動作ができる垂直多関節ロボットと違って真上からの作業しかできませんが、水平方向への柔軟性と垂直方向への剛性（変形のしにくさ）を両立できるため、部品を押し込んで組み付ける組み立て作業に適しています。名称のスカラ（SCARA＝selective compliance assembly robot armの頭文字。日本語では選択的柔軟性組み立てロボットアーム）という呼び方も、こうした特性に由来します。
価格は垂直多関節ロボットと比べ安価で、1970年代後半に山梨大学の牧野洋教授（当時）を中心に開発されました。
パラレルリンクロボット
パラレルリンクロボットは、２本セットのアーム３対（あるいは４対）で１つの先端を支持するタイプのロボットです。先端にはワークを吸い付けて搬送するための吸着ユニットなどが取り付けられます。細く軽量なアームでも十分な剛性を確保できるため、非常に素早い動作が可能です。ベルトコンベヤーの上などに取り付けられ、流れてくる製品を高速でピックアップして搬送できます。
直交ロボット
直交ロボットは、直角に組み合わせた直線軸からなるロボットです。直動案内機器とボールねじなどからなる１軸動作のユニットを組み合わせて構築します。１軸（単軸）、２軸、３軸、４軸、６軸と、用途に応じて軸数を増やせます。複雑な動作はできませんが、シンプルで安価なロボットです。
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家庭用３Dプリンターでは樹脂が使われるのが一般的ですが、使える素材のバリエーションは増えていて、今では木材も素材として使えるようになっています。ただ３Dプリンターで木材加工と言っても、製材所が行っているように木材を切ったり研磨したりかんながけするわけではありません。また使う木材もホームセンターで見かけるような木材とは違います。
使うのはABSやPLAなどの樹脂フィラメントのように、リールに巻き付けてあるタイプの木質フィラメントです。Amazonなどで1kg単位で販売されていて、樹脂フィラメントのように1.75㎜径サイズでも売られています。
木質フィラメントの特長
木質フィラメントは見た目が木材のような質感をしているのが特徴で、触感もいくぶん柔らかいものがあります。例えばオランダのフィラメントメーカーである「ColorFabb」が開発した「woodFill」というフィラメントは、70％のPLA樹脂と30％の木材チップをミックスしたものですが、PLAオンリーのものよりも質感は柔らかく、木目調も出る素材として有名です。
木材の含有率はフィラメントによって異なりますが、３Dプリンティングする際に木材が焼けるため、プリンターの温度調整によっては造形物の色合いをいろいろ変えることもできます。木材の優しい感じが好きだという場合にはうれしい特徴ですよね。
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1.短時間でバリ取り作業ができる
本来バリ取りには製品の形状に合わせて複数の工具が必要です。工具交換は1回1回は少しの時間ですが、何度も行うとトータルではかなりの時間がかかることになり、作業効率を低下させる理由のひとつでもあります。
しかし、ロボットを導入することで、工具を交換する手間をかけずにワンストップで作業を実施できるようになります。また、ロボットは作業が速いので、短時間でバリ取り作業が終わるというメリットもあります。
2.健康被害を防げる
バリ取りは音もうるさく、金属粉が飛ぶなど、作業環境が良いとはいえない工程です。場合によっては聴力が低下したり肺に有害物質を吸い込んでしまったりと、健康被害を被ることもあるでしょう。
しかし、バリ取り作業をロボットが実施することで、人体への悪影響を防ぐことができます。作業員の健康を守るためにも、バリ取りロボットの導入を検討できるでしょう。
3.作業員不足を解消できる
バリ取り作業は健康に良いとは言えないため、決して人気の職種ではありません。そのため、作業員が常時不足している事業所も多いです。
バリ取りロボットを導入するならば、慢性的な作業員不足を解消することができます。また、ロボットなら離職することもないので、作業員不足を半永久的に解消できるのも魅力です。
4.後継者問題を解消できる
バリ取りは熟練の技術が必要な作業です。そのため、一人前にバリ取りができるようになるまでには長い期間がかかります。しかも、人気の業種ではないため、後継者不足に悩んでいる事業所も少なくありません。
ロボットならプログラミングするだけで熟練工と同等のスキルでバリ取りを行うことができます。また、メンテナンスを行うことで長期にわたって作業を行わせることができるため、後継者問題の解消にも役立つでしょう。
5.人件費を削減できる
時間と手間がかかるバリ取りをロボットに任せることで、必要な作業員数を減らすことができます。人件費を削減することができるので、長い目で見れば莫大な資金を節約することにもつながります。
しかも、バリ取りロボットならば、超過勤務をした場合でも時間外手当は不要です。
6.人材を有効活用できる
バリ取りの技術はあるものの、単調な作業を辛く感じている作業員も多いでしょう。
バリ取りをロボットに任せて、人間はよりクリエイティブな仕事を担当することができます。優秀な人材を有効活用するためにも、バリ取りロボットの導入が必要といえるでしょう。
7.生産性を向上できる
バリ取りは時間がかかる作業のため、生産量を減らしてしまう要因にもなり得ます。
しかし、バリ取りをロボットに任せるならば、短時間で作業ができるため、生産効率を向上し、生産量も増やすことができます。生産量が増えると利益増も見込めるでしょう。
8.価格競争において優位に立てる
人件費の削減と生産性の向上により、製品の単価を引き下げることができます。つまり、価格競争において優位に立てるため、熾烈な競争社会での生き残りへの道が開けるでしょう。
9.社会的信用度が向上する
バリ取りロボットは人間が作業をするよりもミスが少ないので、欠陥品が減り、社会的信用度が向上します。
また、以前は人材不足などの理由により受けられなかったような大量注文や短納期も引き受けられるようになり、会社としての信用度が上がり、取引先も増えることも期待できます。
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