ロボットを購入したことがある方は、おそらくそのロボットに搭載されている軸の数に既に驚かされたことがあるでしょう。ロボットの世界が初めての方であれば、「一体これはどういう意味なの？」「ロボットの軸数がなぜ重要なの？」と疑問に思うかもしれません。ロボットは一般的に3～7軸搭載されていますが、実際は何軸必要なのでしょうか？ここでは、ルートに必要な軸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。つまり、ロボットが3自由度を持っている場合、XYZ軸は問題なく移動できます。ただし、傾け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、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ります。ただし、ロボットは通常、購入時に軸数が一定であり、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。

ロボットの自由度の数を特定する方法の一つは、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に埋め込まれていることが多いため、この方法は少し分かりにくいかもしれません。いずれにせよ、ロボットの軸数が多いほど、その可能性も広がるということを理解しておく必要があります。つまり、ロボットに複雑な動作を実行させる必要がある場合は、より柔軟性の高いロボットが必要になる可能性が高いということです。ここでは、自由度によって分類される様々な種類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。同じロボットでも、メーカーによって軸の数が異なる場合や、軸数が異なる場合があります。そのため、この情報はあくまでも一般的な情報として提供されています。

【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CNC工作機械や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3つの軸に沿ってツールを移動させるロボットです。この種のロボットは、部品を全く同じ向きに配置し、全く同じ場所に落とす、単純なピックアンドプレース作業に使用できます。

たとえば、特定の方向でパーツをつかむ場合、ツールは回転できないため、同じ方向にパーツを移動する必要があります。

この概念をまだ理解できない場合は、クレーンを想像してください。クレーンはほとんど 3 軸ロボットです。

【4軸スカラロボット】

4軸ロボットをお持ちの場合は、XYZ軸に沿って移動しながら、4つ目の軸を中心に部品を回転させることができます。Scara、Delta、および一部の従来型ロボットは4軸ロボットとみなされます。

4軸ロボットには4つの異なるモーターが搭載されており、モーターの数で軸の数を数えます。一般的に、直交座標系ロボットとの唯一の違いは、4つ目の軸がツールの回転に使用されることです。例えば、一連の部品がコンベア上にあり、ロボットで掴む必要がある場合、部品の位置（XY軸）を特定し、Z軸の高さまで下げ、最後に部品の向きに合わせてツールを傾ける必要があります。

【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始めます。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）で移動でき、さらに2つの軸で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。つまり、ツールは完全な動きの自由度を持っておらず、ロボットでは実現できない位置も存在します。

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。この場合、ツールは XYZ 軸を介して移動し、テーブルは Z 軸を中心に回転し (実質的に 4 軸)、最後にテーブルは別の軸を中心に傾斜します (5 軸)。

【6軸ユニバーサルロボット】

6軸ロボットは、少なくとも完全に自由なロボットです。XYZ軸を移動し、各軸を中心に回転することができます。つまり、上の写真の5軸ロボットとの違いは、軸4と軸5が別の軸を中心に回転できることです。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）は簡単に数えることができ、どのキャップが何をしているのか簡単に識別できます。

【7軸モーターマンロボット】

6軸ロボットは宇宙空間のあらゆる場所に自由に到達できるようになりました。では、7軸ロボットのメリットは何でしょうか？それは、追加の軸があることで、複数の関節構成でエンドエフェクタの位置に到達できるようになるからです。これは、特異点を回避したり、6軸ロボットとは異なる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軸ロボットの好例としては、Motoman SDAシリーズが挙げられます。7軸ロボットは、1つの「余分な」軸を持っているため、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すか?

現時点では、これは単に2台の6軸ロボットが結合して2腕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する可能性があり、これにより軸が1つ追加されます（合計13軸になります）。しかし、空間的に見ると、これらのロボットは12軸では実際にはそれ以上到達できません。私たちの知覚では3次元しか認識できないからです。もしかしたらもっと多くの次元があるのか​​もしれない、と考えている方もいるかもしれません。しかし、それはまた別の話です。

いずれにせよ、ロボットの軸とは何か、そしてそれが何を目的としているのかを理解する上で、この記事がお役に立てば幸いです。ご自身のアプリケーションに必要な軸数が不明な場合は、いつでも当社の公式ウェブサイトをご覧ください。多軸設計の経験が豊富にあります。