ロボットを選定するには、まず用途のニーズを評価する必要があります。そのためには、作業負荷、方向、速度、移動距離、精度、環境、デューティサイクルといった、LOSTPEDパラメータと呼ばれる要素をプロファイリングすることから始めます。

1. ロード。

ロボットの耐荷重（メーカーが定義）は、ロボットアームの先端におけるペイロードの総重量（工具類を含む）を上回らなければなりません。SCARAロボットや6軸ロボットの限界は、アームを伸ばした状態で荷重を支える点にあります。例えば、100kg以上のベアリングアセンブリを製造するマシニングセンタを考えてみましょう。このペイロードは、最大級のSCARAロボットや6軸ロボットを除くすべてのロボットの能力を超えています。一方、一般的な直交座標ロボットは、支持フレームとベアリングが可動範囲全体を常に支えているため、このような荷重も容易にピックアンドプレースできます。
重い負荷がロボットの能力範囲内であっても、精度が低下する可能性があります。たとえば、50kgのアイテムのピックアンドプレースは、SCARAロボットと直交ロボットの両方のペイロード範囲内です。しかし、50kgは一般的なSCARAロボットの能力の上限に近い値であるため、トルクを処理するにはより高価な制御システムとコンポーネントが必要になります。さらに、一般的なSCARAロボットは、重量によってアームがたわみ、負荷を常に正確に位置決めする能力が低下するため、重いペイロードを0.1mm以内の精度で配置できます。一方、ボールねじアクチュエータと適切な間隔で配置されたサポートベアリングを備えた直交ロボットは、50kg以上の負荷を10µm以内の精度で繰り返し配置できます。

2. オリエンテーション

ロボットの設置方法や、移動させる部品や製品の位置決め方法によって最適なロボットは異なります。目標は、ロボットの設置面積を作業エリアに合わせることです。SCARAロボットや6軸ロボットの床置き型またはライン設置型の台座が障害物となる場合、これらのロボットは最適な選択肢ではないかもしれません。アプリケーションで数軸のみの移動が必要な場合は、小型の直交座標ロボットを頭上に設置して邪魔にならないようにすることができます。しかし、複雑な部品のハンドリングや4軸以上の動作が必要な作業では、直交座標ロボットのフレームが障害物になりすぎる可能性があり、台座にわずか200mm2のスペースと4本のボルトしか必要としない小型のSCARAロボットの方が適している場合があります。
もう一つの要素は部品の向きです。SCARAロボットや6軸ロボットは部品を回転させることができるため、様々な角度や位置にある部品や工具を扱う際に有利です。同様の柔軟性を実現するために、一部の直交座標ロボットには、Z軸方向に軽量ペイロードを移動させるフィードモジュールと呼ばれるサブコンポーネントがあります。通常、フィードモジュールはボールねじスラストロッドを使用して、ハンドリング、ピックアンドプレース、フィードなどの用途で部品や工具をZ軸方向に移動させます。直交座標ロボットには、回転アクチュエータを組み込むことで、さらに高度な向き制御機能を持たせることもできます。

3. スピードと移動。

ロボットメーカーのカタログには、耐荷重だけでなく速度も記載されています。ピックアンドプレース用途のロボットを選ぶ際に重要な考慮事項の一つは、長距離移動時の加速時間です。直交座標型ロボットは5m/秒以上の加速が可能で、SCARAロボットや6軸ロボットに匹敵する性能を発揮します。
直交座標ロボットは、長範囲を扱う用途にも適しています。なぜなら、設計者は必要に応じてモジュールを拡張することで、最大20mの長さまで直交座標ロボットを迅速に変更・拡張できるからです。速度と移動距離は、ベルト駆動、リニアモーター駆動、ボールねじ駆動など、駆動方式を選択することでさらにカスタマイズ可能です。一方、多関節アームは通常、例えば500mmといった特定のリーチに合わせて設計されています。

4. 位置精度。

SCARAロボットや6軸ロボットは、動作の再現性を容易に判断できる精度評価があらかじめ定義されています。しかし、これらのロボットは購入時に設計者を1つの精度レベルに固定してしまいます。エンドユーザーは、アクチュエータをボールねじに変更することで、直交座標ロボットやガントリーロボットの精度を、10μmまで、さまざまなレベルにアップグレードできます。精度を下げてコストを削減したい場合は、エンドユーザーは空気圧式またはベルト駆動式に交換し、0.1mmの精度を実現する別のアクチュエータを使用することも可能です。
工作機械などのハイエンド用途では、精度が非常に重要です。こうした直交ロボットには、精密加工されたボールレールテーブルやボールねじアクチュエータなど、より優れた機械部品が必要です。アームのたわみによってSCARAロボットや6軸ロボットアームでは精度を維持できない用途では、高精度リニアベアリングを備えた直交ロボットを検討してください。ベアリング間隔を狭めることでたわみを最小限に抑え、エンドエフェクタをより正確に位置決めできます。
作業範囲が狭い場合はSCARAロボットや6軸ロボットが有利ですが、これらのロボットの複雑さや高コストは必ずしも必要ではありません。直交座標ロボットの方が適している例の一つが、医療用ピペットの大量生産です。この用途では、ロボットが金型からピペットを取り出し、二次自動化機によって搬送されるラックに挿入します。この用途では0.1mmの精度で十分なので、SCARAロボットや6軸ロボットが適しています。しかし、ロボットが3mmの小型ピペットを扱う場合、たわみが問題となります。さらに、セル内に台座を設置するスペースがないため、ガントリーロボットが有利です。

5. 環境

最適なロボットを選定する上で重要な要素は、作業空間の周囲環境と、その空間自体に存在する危険性の2つです。3つ目の考慮事項として、ロボットがクリーンルームで使用されるかどうかがありますが、これは一般的に問題になりません。なぜなら、すべてのロボットはクリーンルーム対応バージョンが製造されているからです。
SCARAロボットや6軸ロボットの台座はコンパクトなものが多く、床面積が限られている場合に便利です。ただし、設置者がロボットの支持フレームを天井や壁に取り付けられる場合は、この点は問題にならないかもしれません。一方、ロボットが箱の中に手を伸ばして部品を取り出すなど、機械的な干渉がある用途では、6軸アームが通常最も適しています。6軸ロボットは一般的に直交座標ロボットよりも高価ですが、複雑な動作シーケンスなしではアプリケーションを実行できない場合は、その費用は正当化されます。
粉塵や汚れといった環境要因もロボットの選定に影響を与えます。ベローズはSCARAロボットや6軸ロボットの関節を覆うことができ、Z軸アクチュエータは様々な種類のシールで保護されます。空気パージを使用するクリーンルームでは、直交座標ロボットを使用することで、設計者はリニアアクチュエータをIP65規格の構造内に収めることができ、水や粉塵の侵入を最小限に抑えることができます。さらに、高性能シールを使用すれば、多くの軸の構造部品を覆うことが可能です。

6. デューティサイクル。

これは、1サイクルの動作を完了するのにかかる時間です。24時間365日連続稼働するロボット（ハイスループットスクリーニングや医薬品製造など）は、1日8時間、週5日稼働するロボットよりも寿命が短くなります。これらの問題を事前に明確にし、潤滑間隔が長く、メンテナンスの手間が少ないロボットを導入することで、後々のトラブルを未然に防ぐことができます。