ダイレクトティーチングとは?【ロボットティーチングの方法】

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ダイレクトティーチング

人手不足を解消する手段のひとつに、自動化設備である産業用ロボットを活用する方法があります。しかし、ロボットは意図したい動作を覚えさせなければ効果を発揮しません。

産業用ロボットに動作を覚えさせる技術は「ティーチング」と呼び、複数のアプローチが存在します。

今回は、そのティーチング手法のひとつである「ダイレクトティーチング」の基礎知識や協働ロボットとの関係、ダイレクトティーチング機能を備えたロボット製品の具体例まで解説します。

ダイレクトティーチングとは?

ダイレクトティーチングとは

ダイレクトティーチングとは、産業用ロボットに動作教示(ティーチング)を行う際、作業者が直接ロボットを手で動かすことで、動作を覚えさせる方法です。

外部から加えられる力を検知するため、ロボットアームには力覚センサやトルクセンサが装着されるか、またはトルク検知可能なサーボモーターが内蔵されます。

これら機構によって、加えられた力や速度、回転の角度を自動で演算し、ロボットプログラミングとして記憶します。

そして、記憶させた動きは実際の生産ラインでは繰り返しフィードバックされ、加工・溶接・組み立てなどを実行します。これを文字通り「フィードバック方式」と呼びます。

ダイレクトティーチングのメリット

ダイレクトティーチング最大のメリットは、ティーチング操作が直感的にできる点にあります。

ティーチングペンダントを使うオンラインティーチングや、コンピュータ上で動作を事前に設定するオフラインティーチングとは異なり、専門知識やスキルは不要です。

座標やベクトル系のパラメータを意識せず、プログラミングを構築することもなく、誰でも簡単に意図するロボット動作を実現できます。

ダイレクトティーチングのデメリット

対して、一般的に想定されるデメリットは以下の通りです。

  • ロボット動作の軌道を正確に覚えさせるのが難しい
  • アームの重さによっては操作性に影響する
  • ロボットが誤動作を起こすと事故につながる

現在、これらのデメリットへの対策が施されたロボット製品は充実しています。対策の具体例としては、正確な軌道で動かせなかった場合に、記憶させた各種パラメータを後で修正する機能が挙げられます。

また、アームに内蔵されるサーボモーターでトルク制御を行い、操作性や安全性を確保する技術もあります。

ダイレクトティーチングと協働ロボットとの関係

ダイレクトティーチングと協働ロボット

もともと産業用ロボットは、生産現場における限定された範囲内で稼働させる設備のひとつでした。

そして後に生まれたのが、設備としてではなく、人間と協働で作業するサポーターとしての役割を与えられた「協働ロボット」です。

協働ロボットはサイズも定格出力も小さい(80W以下)ため、人が近くで作業しても法律上(※)問題なく、その多くがダイレクトティーチングによって柔軟に動作を覚えられます。

人間はロボットと比較して、周囲の環境を認識して柔軟に作業する能力があるため、その認識を直接ロボット動作として落とし込めるのです。

※労働安全衛生法 150条の4(平成25年12月24日付基発1224第2号通達による規則改定)

参照:「産業用ロボットに係る労働安全衛生規則第150条の4の施行通達の一部改正について」安全衛生情報センター

協働ロボットの動作記憶例

製品によって細かい操作は異なりますが、記録したい一連の動作は、「ある点」から「別の点」までの移動の組み合わせで成り立ちます。例えば、以下のような動作を想定してみましょう。

  1. デフォルト位置から持ち上げたいワーク(作業対象物)を掴みに行く
  2. ワークを掴む
  3. ワークを掴んだ後に別の位置に移動させる

このとき、手順1~3を記憶させる際は一気にアームを動かすのではなく、それぞれを別個に記憶させます。

各手順を開始する前にプログラム書き込み用ボタンを押し、終了後にもう一度ボタンを押して締めくくるのが一般的です。

また、ほとんどの製品はボタンを押しながらでないとアームが動作しない安全設計になっています。

関連記事:協働ロボットのメリットとは?流行の背景や定義などの全知識

ダイレクトティーチング可能なロボット製品例

ダイレクトティーチング可能なロボット

では、実際にダイレクトティーチングが可能なロボット製品例を3つご紹介します。製品によって特徴が異なるため、利用の際は用途やスペックを把握しておきましょう。

安川電機 MOTOMAN-HC10

「MOTOMAN-HC10」は、6軸垂直多関節の協働ロボットです。ねじ締めや組立といった細かな作業だけでなく、リーチ1,200mm&可搬質量10kgのスペックでピッキングや装置間搬送もこなします。

「人協働モード」中は、事前に設定した制限値を超える外力を検知すると自動で停止する安全設計です。

ダイレクトティーチング以外にも、タブレットを用いたオンラインティーチング「スマートペンダント」機能も付属します。

参照:「仕様 – MOTOMAN-HC10DTシリーズ – ハンドリング – ロボット – 製品情報 – トップページ 」安川電機

デンソーウェーブ COBOTTA

「COBOTTA」は6軸(アーム部)+1軸(電動グリッパ部)を備えた協働ロボットです。

本体重量はわずか4kgの小型サイズで、全体的に丸みを帯びた人にやさしいフォルムをしています。秤量やラベル貼り、軽量ワークの箱詰めやタブレット操作まで幅広くこなし、制御用APIがオープンとなっているため拡張性にも優れます。

ティーチングが容易な点も強みで、操作用アプリケーションのGUIが見やすく、さらにワークを自動認識させるカメラティーチング機能も付いています。

参照:「COBOTTA|人協働ロボット|産業用ロボット」デンソーウェーブ

オムロン TMシリーズ

「TMシリーズ」は、可搬重量やアーム長、電源仕様などによって多様な形式をラインナップする協働ロボットシリーズです。

段取り替えやトラブル対応で移設する場合も運搬しやすく、立ち上がり時間短縮の仕組みも確立されています。

広い視野角を持つ5Mピクセルカメラを標準搭載し、カラー識別や形状識別によって仕分け作業や検査作業が可能です。

ダイレクトティーチング時はパワーアシスト機能が働き、誰でも労せずにアームを動かすことができます。

参照:「TMシリーズ 協調ロボット/特長 」オムロン制御機器

ダイレクトティーチングで簡単・安全な自動化導入を

従来は人が行っていた細かい作業を効率化するツールとして、協働ロボットは生産性向上に役立ちます。

かつ、ダイレクトティーチング機能を備えた協働ロボットは、現在のロボット市場ではスタンダードです。

現場での作業に応じて柔軟に作業をロボットに記憶させ、まさに人とロボットが協働する環境を実現できます。

現場改善・生産性向上で一歩前進したい場合は、協働ロボットの導入を検討してみてはいかがでしょうか。

関連記事:【資格取得が必須】産業用ロボットの主なティーチング方法4選

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