産業用ロボットとは?主な5種類や事例、他のロボットとの違いを解説

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ロボットは昔から漫画やアニメなどで描かれ、日本人にとって馴染み深い存在です。人間では成しえないハイテクな医療技術を持つロボットや、巨大な岩をも持ち上げる圧倒的なパワーを持つロボットが現れ、ロボットは『人を助けてくれる機械』として扱われてきました。

現在、個人が自動掃除ロボットを購入できるようになるなど、目覚ましいスピードでロボットの普及が進んでいます。また、個人使用だけでなく、法人が使用するロボットの普及も進んでいます。今回は、法人が使用するロボットの中の一つ、産業用ロボットについて解説します。

産業用ロボットとサービスロボットの違い

ロボットは大きく分けるとふたつの分類があります。主に工場で人と隔離した状態で稼働する『産業用ロボット』と、人の近くでサービスを提供する『サービスロボット』です。まずは、このふたつの違いを解説します。

工場で作業を自動化する『産業用ロボット』

産業用ロボットは、主に製造工場や食品工場といった産業の自動化で用いられるロボットを指します。産業用ロボットは多目的な用途に適応するためのマニピュレータ(機械の腕)と、プログラムで制御する複数の軸(人間でいう関節)で形成されています。

人間の手の動きに酷似したアームは、掴む、離す、台座を回転させる、アームの伸縮といった制御が可能です。一つのロボットですべての作業工程を担うことは難しいですが、各工程にそれぞれロボットを導入すれば、すべてのライン作業をロボットに任せることもできます。作業を担当していた作業員は、ロボットのオペレーティングや運用だけで済むため、人件費の削減が見込めます。産業用ロボットの導入によって、人件費削減だけでなく、作業員を重労働や過酷労働から解放したり、品質の均一化を図れたりできます。

参考:『JIS0134 2.9産業用ロボットの定義』

人の作業を助ける『サービスロボット』

サービスロボットは、人の作業の手助けが主な役割です。産業用ロボットは構造的な定義がされていていますが、サービスロボットには構造的な定義はありません。産業用ロボットとの明確な違いは、活用される場所です。

産業の自動化以外の場所で活用されるロボットが、サービスロボットに区分されます。例えば、産業用ロボットとして普及している多関節ロボットでも、食事支援に活用されるケースではサービスロボットとして扱われます。

参考:『JIS0134 2.10サービスロボットの定義』

用途によって使い分ける。産業用ロボットの種類

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産業用ロボットには多くの種類があります。産業用ロボットに組み込まれている軸の数やモーター、取り付けるアームによって種類が変わり、得意な作業もそれぞれ異なります。任せたい作業によって導入すべき産業用ロボットが変わるため、ロボットごとの特徴をしっかりと把握しましょう。

垂直多関節ロボット

最も多く普及している産業用ロボットです。人間の腕の構造に近い『垂直多関節ロボット』は、台座の回転とアームの運動によって可動域が広く、自由度の高い3次元的な動きが可能です。精密な動きを行わせると制御が複雑になりますが、運搬や溶接をはじめとした多岐にわたる用途で活用できるため、人気が高いロボットです。

垂直多関節ロボットについて詳しく解説している記事はこちら
なぜ人気?垂直多関節ロボットのメリットと用途を構造から解説

水平多関節ロボット

関節の回転軸がすべて垂直に揃っている産業用ロボットを、『水平多関節ロボット』と呼びます。垂直多関節ロボットよりもシンプルな構造をしているため、制御のしやすさや強度の高さが特徴です。3次元の動きはできないものの、平面的な動きが正確かつ高速なため、主に基盤の組み立てや運搬作業に活用されています。

水平多関節ロボットについて詳しく解説している記事はこちら
組み立て作業が得意!水平多関節ロボットの歴史やメリット、事例を全て紹介

パラレルリンクロボット

関節を並列に配置したパラレルリンク構造を持った産業用ロボットが『パラレルリンクロボット』です。最終出力先を複数のアームで制御するため、非常に高速な動作が可能です。一方で、重量があるものは扱えず、稼働範囲が狭いため、主に食品の選定と整列に活用されています。

パラレルリンクロボットについて詳しく解説している記事はこちら
高速かつ精密な動きを実現!パラレルリンクロボットの特徴や用途、事例を紹介

直交ロボット

直線的な動作が特徴の『直交ロボット』は、非常にシンプルな構造なため、誤作動が起こりにくい、低出力で省エネといった利点があります。直交ロボット最大の強みは、ほかのロボットを組み合わせられる点です。誤動作の少ない直交ロボットと自由度の高い垂直多関節ロボットを組み合わせて、完全に自動化した製造ラインを実現できます。

直交ロボットについて詳しく解説している記事はこちら
目的にあわせた柔軟な組み合わせが魅力!直交ロボットの特徴とは

双腕ロボット

双腕ロボットはこれまでにご紹介した産業用ロボットの中でも、人と一緒に作業できる『協働ロボット』に分類されます。80W以上の出力をもつ産業用ロボットは、作業員の安全のために柵や囲いで隔離する必要があります。しかし、双腕ロボットの出力は80W未満のため、人と同じ空間で作業が可能です。人とほぼ変わらないスペースで導入でき、2本の腕を駆使して複雑な作業をこなせるため、今最も注目が集まっているロボットです。

注意:双腕ロボットにも出力が80W以上のものがあり、その場合は人と協働できないため、導入前に確認しましょう。

双腕ロボットについて詳しく解説している記事はこちら
小スペースで高難度の作業ができる。双腕ロボットのメリットと事例を紹介

参考:特徴理解が重要!産業用アームロボット4種類のメリットとデメリット

【業界別】産業用ロボットの活用事例

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産業用ロボットは状況に応じてアームを制御して、工場の規模や扱う製品にかかわらず作業の自動化ができます。最後に、産業用ロボットがどんな業界や現場で活躍しているのか、活用事例をご紹介します。

【製造業界】女性作業員の運搬作業を自動化

あるレトルト製品の製造工程では、小柄な女性が6~12kgもある箱を170cmの高さまで持ち上げる過酷な作業をしていました。この問題を解決するために、垂直多関節ロボットを中心としたパレタイズシステム(パレット積みと荷下ろし作業)を構築しました。その結果、女性作業員の負担軽減に繋がり、さらに作業効率も1.25倍向上しています。

引用:ロボット導入実証事業事例紹介ハンドブック2018

【サービス業界】スーパーの飲料陳列と在庫管理を自動化

あるスーパーマーケットでは、飲料棚の在庫管理と陳列にかかる大きな人的コストが課題となっていました。そこで、残数測定やバーコードを読み取ってラベルの表裏を感知できるように、センサーを搭載したロボットを開発しました。試験的な導入だったこともあり、完全な移行にはなりませんでしたが、従業員の単純作業を無くし、作業効率の向上や人件費削減につながる見込みが立ったそうです。

引用:ロボット導入実証事業事例紹介ハンドブック2018

【食品業界】ベテランに依存していた串刺し作業の自動化

焼鳥の加工工場では、串刺し機への投入作業が人手で行われてきました。形や重量、向き、順番などを整える作業はベテランの経験にもとづいて行っていたため、自動化は不可能だと考えられていました。そこで、3次元画像処理が可能なセンサーと2台の水平多関節型ロボットを活用し、串刺し機へ投入するようプログラミングを行いました。その結果、作業員の人数を3名から1名に削減し、一人あたりの生産性は2.5倍向上しました。

引用:ロボット導入実証事業事例紹介ハンドブック2018

産業用ロボットの導入は準備が最重要

産業用ロボットを導入すると、これまで作業を担当していた従業員は、ロボットのオペレーティングやメンテナンスが主な仕事になります。しかし、産業用ロボットは『人の仕事を奪う』のではなく、『人の仕事を助けてくれる』機械です。生産性をより向上させれば売上があがり、給与面で従業員へ還元もできるでしょう。

効率的に運用すれば大きなメリットが得られる産業用ロボットですが、しっかりと成果を出すためには、導入準備がなによりも大切です。課題の要素分解や導入コストの検証、ロボットを扱う作業員の教育など、導入までには長い道のりがあります。産業用ロボットを上手に活用するために、ロボットの知識を十分に蓄えましょう。

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