つれづれデジカメ日記

配送ロボットとは、注文者のもとに人間の代わりに商品を届けてくれるロボットです。配送ロボットには、カメラやセンサーが搭載されており、360°認識しながら自動走行します。周囲の状況を瞬時に判断し、障害物にぶつからないように回避したり停止したりするので、商品の品質を損なわずに注文者のもとに届けることが可能です。


配送ロボットが注文者のもとに届くと、自動音声による電話で到着を知らせ、注文者が事前に伝えられている暗証番号を入力して解除すると商品を受け取れる仕組みになっています。電話で到着を知らせてくれるので、少し外出していてもすぐに戻って商品を受け取れるだけでなく、暗証番号が設定されているため、第三者に中身を奪われる心配もありません。


エストニアやアメリカの一部州では法整備が進み、歩道の走行が認められているので、今後世界各地で配送ロボットによる宅配サービスが普及することが予想されます。日本ではまだ配送ロボットは普及していませんが、2019年の9月に「自動走行ロボットを活用した配送の実現に向けた官民協議会」が設立され、2020年度からはNEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）が「自動走行ロボットを活用した新たな配送サービス実現に向けた技術開発事業」を始めました。

各地で実証実験が始まり、日本でも配送ロボットの市場は広がるので、積極的に配送ロボットの導入を検討してみましょう。

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ロボットと人工知能を組み合わせることで、どんな良いことが起きるのか、メリットや将来性について見て行きましょう。

人手不足の解消
今まで人が行っていた仕事の分野のうち、単純作業を繰り返すルーチンワークは少しずつロボットに置き換わっています。人口減少時代に対し、ロボットが作業できるものはロボットに任せることで人手不足の解消に繋がります。

人工知能を組み合わせることによって、例えばベルトコンベアをカメラで監視して、複数の異なるパーツを識別し、別の箱へアームで分類するロボットはすでに工場のレーンに導入されています。


人間の作業を効率化
一例として、スマホやスマートスピーカーが音声を認識し、言葉の意味や文脈を解釈して、検索やプログラムの操作するのもAIとロボットの組み合わせです。スマートスピーカーに内蔵されたAIは声で命令された内容を解釈し、自分に接続されたIoT機器を操作して、プログラム通りの作業を実行させます。


こういったAIに対して人間が話しかけ、AIが複数の機器に指示を出す構造は、スマートハウスはもちろん、工場などの業務分野でも活用されています。

IoTとの連携
ロボットは基本的に特定用途に限定されています。特に工業用ロボットは、クラウドネットワークからは遮断され、クローズドネットワークの中で与えられた用途を繰り返す以外の機能を持たされていないものも少なくありません。しかし、これらのロボットをIoTと連携することでロボットが取得したデータをAIが学習する付加価値を与え、将来的にはそのデータを元にロボットが自動で判断して動くことも可能になります。

一方で人工知能が普及するにつれて、今まで人が行っていたそのような仕事はロボットに置き換わる可能性があると言った声も出てきています。しかし、デザインや文章の執筆など想像力を働かせることで新しい物を作り出す分野や、音楽や絵画など感性を必要とする仕事、ほかにもプログラミングなども含め創造性の高い分野は引き続き人間でなければ難しいでしょう。

AIにできることは、すでにあるデータから分析し解析データを元に予測することであり、想像力を活用して創造性を必要とする仕事には向かないのです。また一方で、AIエンジニアやデータサイエンティストなど、人工知能の登場によって新たに脚光を浴びている職業も登場しています。

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協働ロボットの導入が進む

協働ロボットとは人間と共に同一空間上で作業を行えるロボットのことを指します。

これまでロボットは大型であることが基本でした。

そのため人間と離れた場所で作業を行うのが一般的でしたが小型化が進んだことで状況が変化しています。

安全性が確保できるようになったことで協働ロボットの導入が進んでいるのです。

これまで実用化に向けた検証が行われていた協働ロボットですが、今後実際に製造業などで多数導入されていくと考えられます。


協働ロボットの産業用ロボット市場における規模は2019年度で590億円でしたが、2025年にはおよそ2653億円になるとされているのです。

これは約4.5倍の数値であり、大手企業も協働ロボットの販売に乗り出しています。

今後多くのメーカーで協働ロボットが導入されていくことが予想され、人間とロボットが同じ場所で働くように変化していくことでしょう。

高度な工程への導入が進む

今まで主にライン生産などで導入されてきた産業用ロボットですが、今後はセル生産への導入も進んでいくことでしょう。

セル生産はライン生産よりも高度な工程であり、単純作業ではないためロボットの導入が難しかった分野です。

ロボットビジョンにより、ロボットが視覚的に製品を認識できるようになったことでこうした分野でも今後活躍していくことが予想されます。

ロボットビジョンを搭載したロボットはより高精度に製品を認識し、複雑な作業をこなすことができるためです。


これにより多品種でライン生産が難しい医薬品や食品業界などのセル生産の現場でも積極的に導入されていくことでしょう。

また、ロボットビジョンによる製品の認識により複数の工程で産業用ロボットが導入されていくことが予想されます。

幅広い業種で導入されるだけでなく、より高度な工程で産業用ロボットが導入されファクトリーオートメーションが推進されていくことでしょう。

IoTやAIの活用

産業用ロボットにおいても、IoTやAIを活用する動きが本格化しています。

IoTはロボットをインターネットと接続することで業務におけるデータを収集することができるため、今後重宝されていくことでしょう。

これによりロボットの状態が瞬時に把握できるだけでなく、システムの不具合にもすぐに気がつくことができます。

IoT技術は産業用ロボットにおいても作業の効率化に大きく貢献することでしょう。

また、AIは産業用ロボットのティーチングの設定を簡略化したり必要無くしたりするために研究が進められています。

ティーチングとは、ロボットの動作をセッティングする作業のことです。

AIによってロボットが自ら業務について考え、働くようになればこの作業を将来的に無くすことができます。

そうなれば誰であっても手軽に産業用ロボットを扱うことができるようになるでしょう。

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人的コストの削減
協働ロボットを導入する大きなメリットの一つとして、人的コストの削減が挙げられます。
それは、これまで人間が行っていた作業をロボットが代替するという意味合いおける人的削減だけでなく、作業時間の違いによるコストカットも期待できます。人が作業をする場合はルール及びリソースの問題で限りがあるのに比べ、ロボットであれば一台に最大24時間作業を実施させることも可能だからです。

また、作業者の急な欠員など、慢性的かつ突発的な人材不足に対しても有効な手段として貢献します。


生産性の向上
協働ロボットを導入するメリットの二つ目は、生産性の向上です。

人間による作業の場合、生産性は作業者の経験や集中力に依存をするのに比べて、ロボットが自動で作業を行う場合は、ある程度の水準や平均値を見込むことができます。
そして、そのデータを基に、ある工程には人的リソースをさらに追加し、ある工程においてはロボットの導入を増やすなど、生産性の向上・最適化に向けた改善策を講じることができるようになります。

また、単にリソースをカットするという発想ではなく、これまで製造に割いていた人的リソースを新しい別の業務に手配できるようになるため、結果的に生産性の向上に繋がっていくことも期待できます。


品質の向上
協働ロボットを導入するメリットの三つ目は、品質の向上です。前述した通り、人が作業を行う場合は、作業者の経験や集中力・習熟度によって生産量だけでなく、アウトプットの品質にもバラツキが生じます。

対して、協働ロボットに作業を代替することで、人為的なミスや見過ごしを減らすことができ、品質の均一化を期待できます。そして、その成果水準もプログラミンやティーチングによってコントロールができるため、ベテランの作業者の水準を自動的に生産する製造現場の実現が可能です。

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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。


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。

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。


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。

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。
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鋳造・ダイカストにおける、注湯、金型の清掃、取り出し
垂直多関節ロボットの導入により、金型の清掃、容器のハンドリング、冷却を自動化し、鋳造品の低コスト化を図ることが可能です。

また、産業用ロボットは大量生産を前提に導入されるため、多品種小ロットの部品の生産においてはメリットが得られないと考えられがちです。

しかし、ハンドリングが容易な工程のみであれば、部品の取り出し、金型へのセット等の工程で、水平多関節ロボット（スカラロボット）を利用し、効率化を図ることが可能です。


部品加工後のバリ取り、表面研磨
同様に、垂直多関節ロボットの導入により、バリ取りや表面研磨を自動化することが出来ます。これにより、完全自動化や作業員の人数削減が可能です。

また、金属の凝固時の収縮の影響を除くために用いられる押し湯を、リターン材として活用する場合、垂直多関節ロボットの導入によって省エネルギーを達成できる場合があります。

部品加工後の検査、清浄、梱包
多関節ロボットにより、ダイカスト鋳造品の全数検査を行うことが可能です。例えば、ロボットにより製品を所定の向きにそろえ、様々な確度からカメラと画像処理技術による外観検査ができます。


また、電装製品へ取りつけられる部品は異形製品であるため、多くの場合従来人手での清浄が行われています。そこで、垂直多関節ロボットのハンドリング技術と画像処理技術を利用することで、検査・清浄工程を自動化することが可能です。

パワーアシストスーツの利用も提案されていて、梱包作業の作業者にパワーアシストスーツを装着することで、腰痛予防の効果が期待できます。特定の繰り返し動作を行う場合に適合すると言われています。
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クリーンルーム
クリーンルームは埃の付着を嫌う半導体の製造、細菌の繁殖で品質問題となる食品製造に使われる、空気の異物を限定した数量以下に管理する部屋です。

正確な定義は、『空気中における浮遊微小粒子、浮遊微生物が限定された清浄度レベル以下に管理され、その空間に供給される材料､薬品、水やその他についても不純物、ゴミを取り除いてゴミを持ち込まないようにしようとする空間』のことです。（JIS Z8122 4001より一部抜粋）


ロボットコントローラ
ロボットコントローラとは、ロボットの動作をを制御する装置です。インターフェース部分とコントローラ部分で構成されています。

インターフェース部分はティーチングペンダントとも呼ばれていて、ロボットを直接操作したり、教示を行う装置です。

コントローラ部分はシーケンサなどと通信をして、ロボットへ動作指令を出したり、反対にロボットの状態をシーケンサへ伝達したりします。

安全装置
クリーンロボットを導入した場合、作業者との接触を起こさないように安全装置が必要になります。ハード的には安全柵でクリーンロボットを囲って隔離を行います。


ソフト的には安全柵の開口部に作業者が侵入したときに、ロボットを非常停止させるためのエリアセンサーが必要になります。

安全柵に開口部がない場合は、保守などで安全柵内に作業者が入る時に使う安全柵扉に、安全プラグやセーフティーリミットスイッチなどを設置します。

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