ロボットは、性能や価格帯も幅広く、あらゆる産業生産現場で広く利用されるようになっています。それぞれのロボットの性能を理解することが、ビジネスに最適なロボットを選ぶ鍵となります。

半世紀もの間、自動車やトラックのボディを溶接する大型の6軸多関節ロボットのイメージは、人々の心に深く刻まれてきました。ロボットは、医療、食品・飲料、製鉄、倉庫など、反復作業や環境負荷、人間工学上の制約が厳しい作業であっても、より迅速かつ確実に、そしてコスト効率よく遂行できるあらゆる分野で活用されています。今日では、ロボットが新しいロボットを組み立てることさえあります。

ロボットには 1 ～ 7 軸があり、各軸に自由度があります。2 軸直交ガントリーは、通常、XY 軸または YZ 軸上にプロットされます。3 軸ロボットには 3 つの自由度があり、XYZ 軸を介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、自身を傾けたり回転したりすることはできませんが、旋回したり、回転したり、小さなペイロードの形状に適応したりできるツールを装備できます。4 軸および 5 軸ロボットには、回転や傾斜の柔軟性が追加されています。6 軸多関節ロボットには 6 つの自由度があり、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できる柔軟性があります。これらの 6 軸ロボットは一般に、アプリケーションで大型または重い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付けが可能です。他の多関節ロボットよりもワークピースの近くで動作できるため、スペースを節約できます。

多関節ロボット
6軸および7軸多関節ロボットの人気は、6自由度がもたらす高い柔軟性を反映しています。プログラミングが容易で、専用のコントローラが付属し、動作シーケンスとI/Oのアクティブ化は、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。リーチも長く、モデルによっては3メートルを超えるものもあります。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や移動に関わる多くの業界や用途に適しています。

多関節ロボットは設計上、他の用途には利用できないスペースと設置面積を占有します。また、ロボットがアクセスできない周囲の空間の位置や方向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により、より複雑な安全対策が必要となります。

直交ロボット
直交ロボット（またはリニアロボット）は、通常、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とロータリーアクチュエータを組み合わせた低コストのロボットです。これらのロボットは柔軟性が高く、設置とメンテナンスが容易です。各軸のストロークとサイズはアプリケーションに合わせてカスタマイズできます。リーチとペイロードは互いに独立しており、相互に絡み合うことはありません。リニア軸には様々な設計があり、その機能に合わせてさらに適応させることができます。

直交ロボットの主な制約は、比較的柔軟性が低いことです。3軸の直線運動と4軸目の回転は容易に実現できます。しかし、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。直交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、洗浄作業ではほとんど使用されません。また、設置には精度と徹底した作業が求められます。特に大規模なシステムでは、各軸を慎重に調整し、表面の平坦度を十分に確保する必要があります。

スカラロボット
スカラロボットは軽作業用途向けに設計されています。多関節ロボットの簡素化版であり、そのシンプルさと小型さから組立ラインへの統合が容易です。スカラロボットは、高い精度で非常に優れたサイクルタイムを実現します。厳しい公差のスペースに部品を挿入するといった作業に非常に優れており、そのような動作においても剛性を維持するため、ピックアンドプレース用途や小型部品のハンドリングなど、多くの用途においてコスト効率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/分のピッキング速度を誇ることで知られています。作業領域より上方に取り付けられるため、設置面積のロスを最小限に抑えることができます。複雑な仕分け・梱包作業において、ランダムに配置されたワークをピッキングするために、ビジョンシステムと組み合わせられることが多くあります。多関節ロボットやスカラロボットと同様に、プログラミングを容易にするためにティーチペンダントが付属しているのが一般的です。デルタロボットは食品製造用途でよく使用されますが、直交ロボットと同様に、周囲環境からの追加の遮蔽や隔離が必要に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）は比較的最近開発されたもので、安全な人間と機械のインタラクションを可能にするという将来性が期待されています。作業員とロボットの直接的な協働を可能にすることで、自動化を産業に統合する方法についての理解に新たな次元をもたらします。コボットには、多関節型、直交座標型、スカラ型、デルタ型などがありますが、現時点では、ほとんどが多関節型に分類されます。可搬重量は4～35kgで、サイズとリーチ（および価格）はそれに応じて異なります。最大7軸のモデルもあり、後者は特に人間工学的に難しいタスクを実行できます。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。

選択をする
ロボット工学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。考慮すべき重要な要素をいくつかご紹介します。

到達範囲とペイロード。

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、適切な選択肢が瞬く間に絞り込まれる可能性があるからです。例えば、大きく重い荷物を扱う場合、軽量ハンドリング技術は検討の余地がありません。一方、リーチは長いものの積載重量が軽い場合は、より安価な直交座標型ロボットで十分な場合があります。

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ソリューションとなる可能性があります。もしそうであれば、価格に敏感な企業で1台または2台のロボットを必要とする場合、再利用（中古）ユニットが一つの選択肢となるかもしれません。しかし、小型部品の位置決めとローディング、電子部品の挿入、箱や工作機械のローディングなど、2軸または3軸で十分なアプリケーションでは、アプリケーションに必要な軸数を超えてコストをかける必要があるでしょうか？

スピード.

アプリケーションではデルタ ロボットのような高いピック レートが必要ですか、それとも直交ガントリー ロボットや SCARA ロボットの低いピック レートでも十分ですか?

スペースとフットプリント.

機械や生産ラインの設置面積は、ますます計画上の重要な懸念事項となっています。床面積は高価であり、企業は工場のフロア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ロボットは、垂直方向のスペースのみが失われるため、他の技術に比べて明確な利点があります。垂直方向のスペースは一般的にそれほど重要ではありません。

エンジニアリングとプロジェクト開発.

設計、組立、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には、比較コストの算出に考慮に入れる必要があります。ロボットの受領と組立の遅れは、プロジェクト全体の遅延につながる可能性があります。

保守性、修理性、可用性.

予定外のダウンタイムは、すべての生産管理者にとって悪夢です。ロボットはメンテナンスと修理が比較的容易であるべきです。

標準化。

企業内または業界内でのロボット導入は、たとえ最適なロボットが選ばれなかったとしても、あるいは最も安価でなくても、業務を遂行できる能力があるとしても、ビジネス上の正当な検討事項となり得ます。往々にして、よく通る道こそが最も抵抗（とリスク）が少ない道であることが判明することもあります。

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。お客様にとって最適なロボットとは、通常、お客様のアプリケーションに最適なロボットです。これは、投資による生産性向上の実現やアプリケーションの技術要件を満たすだけでなく、プラントの安全性、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ポートといった関連事項の観点からも重要です。