すでにロボットを購入したことがある方は、ロボットに搭載されている軸の数に既に直面しているかもしれません。ロボットの世界に初めて触れる方は、「これは一体どういう意味なのか？」「ロボットの軸の数がなぜ重要なのか？」と疑問に思うかもしれません。ロボットは一般的に3～7軸を備えていますが、では、実際に必要な軸数はいくつなのでしょうか？ここでは、ロボットに必要な軸の数とその理由について簡単に説明します。

ロボット軸とは何ですか？

ロボット用語における軸は、自由度（DOF）と解釈できます。したがって、ロボットが3自由度を持つ場合、XYZ軸を問題なく移動できます。ただし、傾いたり回転したりすることはできません。ロボットの軸数（DOF）を増やすということは、軸数の少ないロボットよりも広い空間にアクセスできるようになることを意味します。ロボットは通常、特定の軸数で購入され、後から軸を追加することはほぼ不可能であることに注意してください。

ロボットの自由度を特定する一つの方法は、ロボットに搭載されているモーターの数を数えることです。しかし、最近のロボットモーターは筐体内部に組み込まれていることが多いため、この方法は少々紛らわしいかもしれません。いずれにせよ、重要なのは、ロボットの軸数が多いほど、動作の可能性も高くなるということです。つまり、ロボットに複雑な動作をさせたい場合は、より柔軟性の高いロボットが必要になるでしょう。以下に、自由度別に分類した様々なタイプのロボットについて説明します。

ロボットの種類によって多くの違いがあることに注意してください。同じ種類のロボットでも、メーカーによって軸の数が多くなったり少なくなったりします。したがって、この情報はあくまで一般的な傾向として提示されているものです。

【3軸直交ロボット】

3軸ロボットは、直交座標ロボットまたはスカラロボットとも呼ばれます。3軸直交座標ロボット、3軸CNCマシン、または3Dプリンターに例えることができます。基本的には、3つの異なるモーターを使用してツールを3軸に沿って移動させるロボットです。この種のロボットは、部品をまったく同じ向きに配置し、まったく同じ場所に落とすような、単純なピックアンドプレース作業に使用できます。

例えば、ある特定の向きで部品をつかんだ場合、工具は回転できないため、同じ向きで部品を移動させる必要があります。

この概念を理解するのがまだ難しい場合は、クレーンを想像してみてください。クレーンはほぼ3軸ロボットです。

【4軸スカラロボット】

4軸ロボットであれば、XYZ軸に沿って移動しながら、部品を4軸目を中心に回転させることができます。スカラロボット、デルタロボット、および一部の従来型ロボットは4軸ロボットに分類されます。

4軸ロボットには4つの異なるモーターが搭載されているため、モーターの数を数えることで軸の数を数えることができます。通常、直交座標ロボットとの唯一の違いは、4番目の軸がツールを回転させるために使用される点です。たとえば、一連の部品がコンベア上にあり、ロボットがそれをつかむ必要があるとします。部品の位置（XY軸）を特定し、Z軸の高さまで移動し、最後にツールを傾けて部品の向きに合わせる必要があります。

【5軸産業用ロボット】

ここで、従来のロボットが議論に登場します。実際、多くの産業用ロボットは5軸を備えています。これらのロボットは3つの空間軸（XYZ軸）に沿って移動でき、さらに2つの軸を中心にツールを回転させることができます。つまり、ツールはZ軸とY軸を中心に回転できますが、X軸を中心に回転することはできません。これは、完全な自由な動きができるわけではなく、このロボットでは到達できない位置がいくつか存在することを意味します。

また、5軸CNCマシンに似た5軸ロボットを想像することもできます。このロボットでは、ツールがXYZ軸に沿って移動でき、テーブルがZ軸を中心に回転し（実質的に4軸）、最後にテーブルが別の軸を中心に傾くことができます（5軸）。

【6軸汎用ロボット】

最低でも6軸ロボットは完全自由運動ロボットです。実際、XYZ軸に沿って移動し、各軸を中心に回転することができます。したがって、上の図に示されている5軸ロボットとの違いは、4軸目と5軸目が別の軸を中心に回転できる点です。6軸ロボットの良い例としては、ユニバーサルロボットが挙げられます。実際、6つの青いキャップ（その下にモーターがあります）を数えるだけで、どのキャップがどのような動作をしているかを簡単に識別できます。

【7軸モトマンロボット】

6軸ロボットが空間内のあらゆる場所に自由に到達できるようになった今、7軸ロボットを持つ意味は何でしょうか？ 実は、7軸ロボットには余分な軸があるため、複数の関節構成でエンドエフェクタの位置に到達できます。これは、特異点を回避したり、6軸ロボットでは不可能な方向にアームを配置することで特定の物体を回避したりするために使用されます。7軸ロボットの優れた例としては、Motoman SDAシリーズが挙げられます。7軸ロボットは、余分な軸が1つあるため、冗長ロボットとも呼ばれます。

12軸および13軸ロボットについてはどうでしょうか？

この時点では、これは単に2台の6軸ロボットが結合して2本腕のロボットを形成することを意味します。このロボットのベースが自転できる場合、軸が1つ追加され（合計13軸になります）、空間的には、これらのロボットは12軸ではそれ以上遠くまで到達しません。なぜなら、私たちの知覚には3次元しかないからです。まあ、皆さんの中には、もっと多くの次元があるかもしれないと考えている方もいるでしょうが、それはまた別の話です。

ともあれ、これでロボットの軸とは何か、そしてどのような役割を果たすのかがお分かりいただけたかと思います。アプリケーションに必要な軸の数についてご不明な点があれば、いつでも弊社の公式サイトまでお問い合わせください。多軸にわたる豊富な経験を有しております。