性能や価格帯の異なる様々なロボットが、あらゆる種類の産業生産現場で普及しつつあります。それぞれのロボットの性能を理解することが、自社にとって最適な選択をする上で重要です。

半世紀にわたり、大型の6軸多関節ロボットが自動車やトラックの車体を溶接するイメージは、人々の心に深く刻み込まれてきた。ロボットは、医療、食品・飲料、製鉄、倉庫業など、多岐にわたる分野で活用されている。反復作業や、環境的・人間工学的に困難な作業を、より速く、より確実に、そしてより費用対効果の高い方法で遂行できるあらゆる場面で、ロボットは活躍している。今日では、ロボットは新しいロボットの組み立てさえも行っている。

ロボットには1軸から7軸まであり、各軸は自由度を提供します。2軸直交ガントリーは通常、XY軸またはYZ軸上にプロットします。3軸ロボットは3つの自由度を持ち、XYZ軸を通して機能を実行します。これらの小型ロボットは形状が固定されており、傾いたり回転したりすることはできませんが、旋回または回転したり、小型ペイロードの形状に適応できるツールを取り付けることができます。4軸および5軸ロボットは、回転および傾斜の柔軟性をさらに高めています。6軸多関節ロボットは6つの自由度を持ち、オブジェクトを任意の方向に移動したり、任意の方向に回転させたりすることができます。これらの6軸ロボットは、一般的に、アプリケーションで大型または重量のあるオブジェクトの複雑な操作が必要な場合に選択されます。7軸ロボットは、狭いスペースでツールを操作するために、追加の方向を制御できます。他の多関節ロボットよりもワークピースに近づけて動作できるため、スペースを節約できる可能性があります。

関節型ロボット
6軸および7軸多関節ロボットの人気は、6自由度によって実現される高い柔軟性を反映しています。プログラミングが容易で、専用コントローラが付属しており、動作シーケンスや入出力の有効化は、使いやすいティーチペンダントを介してプログラムできます。モデルによっては3メートルを超えるリーチを持つものもあります。この幅広いサイズ展開により、多関節ロボットは、材料や完成品の製造または搬送を伴う多くの産業や用途に適しています。

設計上、多関節ロボットは他の用途に利用できない空間と設置面積を占有します。また、周囲空間においてアクセスできない位置や向きといった特異点も存在します。ロボットは作業員がいる区域で使用されることが多いため、こうした空間的な制約から、より複雑な安全対策が必要となります。

直交座標ロボット
直交座標型ロボット、またはリニアロボットは、一般的に低コストのロボットで、3Dアプリケーション向けにアームの先端にリニアアクチュエータやロータリーアクチュエータを組み込んだ構造になっています。これらのロボットは非常に汎用性が高く、設置やメンテナンスも容易です。各軸のストロークやサイズは、用途に合わせてカスタマイズできます。リーチと可搬重量は互いに独立しており、連動していません。リニア軸には様々な設計があり、それぞれの機能に合わせてさらに最適化できます。

直交座標ロボットの主な欠点は、柔軟性に欠けることです。3軸方向の直線運動と4軸目の回転は容易に行えますが、複数の軸を回転させるにはモーションコントローラを追加する必要があります。また、直交座標ロボットは水の浸入に対する十分な保護性能を備えていないため、洗浄が必要な状況ではほとんど使用されません。さらに、設置には高い精度と徹底性が求められます。特に大型システムでは、各軸を慎重に位置合わせし、表面の平坦度を十分に確保する必要があります。

SCARAロボット
SCARAロボットは、軽作業用途向けに設計されています。多関節ロボットを合理化したもので、そのシンプルさと小型サイズにより、組立ラインへの組み込みが容易です。SCARAロボットは、高い精度で非常に優れたサイクルタイムを実現できます。狭いスペースに部品を挿入する際、剛性を維持しながら作業を行うなど、非常に優れた能力を発揮するため、多くのピックアンドプレース用途や小型部品のハンドリングにおいて、費用対効果の高い選択肢となります。

デルタロボット
デルタロボットは、最大300個/分のピックアップ速度で知られる高速ロボットです。設置場所が作業ゾーンの上部に位置するため、設置面積の損失を最小限に抑えることができます。複雑な仕分けや梱包作業において、ランダムに配置された部品をピックアップするために、ビジョンシステムと組み合わせて使用​​されることがよくあります。多関節ロボットやSCARAロボットと同様に、プログラミングを容易にするためのティーチペンダントが付属するのが一般的です。デルタロボットは食品製造用途でよく使用されますが、直交座標ロボットと同様に、周囲環境からの遮蔽や隔離が必要となる場合があります。

協働ロボット
協働ロボット（コボット）は比較的新しい技術であり、安全な人間と機械の相互作用を実現する上で将来有望です。作業者とロボットが直接協働することで、産業への自動化の統合方法に対する理解に新たな次元が加わります。コボットには、多関節型、直交座標型、SCARA型、デルタ型などがありますが、現在までに最も多く見られるのは多関節型です。可搬重量は4～35kgで、サイズや可動範囲（価格も）に応じて大きくなります。最大7軸のモデルもあり、後者は人間工学的に特に困難な作業を実行できます。コボットは、独立した生産ラインロボットとしても使用されています。

選択する
ロボットへの投資を検討する際には、最終的な選択を行う前に、アプリケーションのあらゆる側面を考慮する必要があります。以下に、考慮すべき重要な要素をいくつか挙げます。

到達距離と積載量。

これらはロボット選定プロセスにおいて最初に考慮すべき基準です。これらの要素によって、適切な選択肢のリストをすぐに絞り込むことができるからです。例えば、大きくて重い荷物を扱う場合は、軽量ハンドリング技術は選択肢から外れます。一方、リーチが長くてもペイロード重量が軽い場合は、低コストの直交座標ロボットで十分かもしれません。

柔軟性.

5自由度または6自由度を必要とするアプリケーションでは、多関節ロボットが唯一の現実的な解決策となる場合があります。その場合、価格重視で1台または2台のロボットを必要とする企業にとって、中古品を再利用するという選択肢も考えられます。しかし、小型部品の位置決めや積載、電子部品の挿入、箱や工作機械への部品供給など、2軸または3軸で十分な単純なアプリケーションであれば、必要以上の軸数に費用をかける必要はないでしょう。

スピード.

この用途では、デルタロボットのような高いピックアップ速度が必要ですか、それとも直交ガントリーロボットやSCARAロボットのような、より低いピックアップ速度でも十分ですか？

スペースと設置面積.

機械や生産ラインの設置面積は、ますます重要な計画上の課題となっています。床面積は貴重な資源であり、企業は工場のレイアウトを最適化したいと考えています。直交座標型ロボットとデルタ型ロボットは、他の技術に比べて明確な優位性を持っています。なぜなら、失われるのは垂直方向のスペースだけであり、これは一般的にそれほど大きな問題ではないからです。

エンジニアリングおよびプロジェクト開発.

設計、組み立て、設置、試運転にかかる時間と費用は、特にロボットを大型機械やシステムに組み込む場合、比較コスト計算に考慮に入れる必要があります。ロボットの受領と組み立ての遅延は、プロジェクト全体を遅らせる可能性があります。

保守性、修理性、可用性.

予期せぬダウンタイムは、すべての生産管理者にとって悪夢だ。ロボットは比較的容易に保守・修理できるべきである。

標準化。

企業や業界内では、たとえ選定されたロボットが最も理想的なものでなかったり、最も安価ではなかったりしても、業務を遂行できる能力があれば、ビジネス上の観点から検討する価値がある。時には、よく知られた道が最も抵抗（とリスク）が少ない道となることもある。

ロボット技術の普及により、あらゆる規模の企業が自動化のメリットを享受できるようになりました。最適なロボットとは、通常、用途に最も適したロボットです。投資に見合う生産性向上や用途の技術要件を満たすだけでなく、工場の安全性、スペースの有効活用、そしてもちろん導入コストやアフターサービスといった関連事項も考慮する必要があります。