ロボットの種類・構造って？｜やさしいWEBセミナー

1.ロボットにはどんな種類があるの？
2.産業用ロボットはどんな構造？
3.ロボットを動かすにはどのような要素が必要？

ロボットにはどんな種類があるの？

ロボットとは？

はまちゃん: 橋本先生！この間、工業雑誌で工場の自動化特集を見ました。
工場では、ロボットがたくさん働いていると知って驚きました！世の中で、どのようなロボットが活躍しているのか教えてください！！

橋本先生：なるほど。では、今日はロボットについて学んでいこう。
まずは、定義から確認するよ。

■ロボットの定義

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の「NEDOロボット白書2014」（2014年3月）では、ロボットは「センサー、知能・制御系、駆動系の３つの要素技術を有する、知能化した機械システム」と定義。

はまちゃん: ロボットにはさまざまな技術が統合されているのですね。
具体的には、どのような種類があるのでしょうか？

「産業用ロボット」と「サービスロボット」

橋本先生：ロボットは「産業用ロボット」と「サービスロボット」の2つに分けることができるよ。産業の自動化に使うものが「産業用ロボット」、日常生活の支援などに使うものが「サービスロボット」と呼ばれているよ。

■ロボットの分類

はまちゃん: こんなにたくさんの種類があるのですね！この前、雑誌で見た工場内で働くロボットは、「産業用ロボット」に分類されるとわかりました。「産業用ロボット」はどのような作業が得意なのでしょう？

「産業用ロボット」の種類と特長

橋本先生：「産業ロボット」は、それぞれ得意な作業が異なるよ。作業内容に適した種類のロボットを選ぶ必要があるね。

種類	軸数	用途	特長	可動範囲	スピード	精度
直角座標型ロボット（直交座標型）	2～4	部品組立	単軸直動ユニットを組み合わせたシンプルな機構の産業用ロボット。可動範囲は直線に限られるが、ユニットの目的に合わせて柔軟に組み合わせることができる。	-	○	○
多関節ロボット（垂直多関節型）	4～7	溶接塗装組立	現在もっとも活用されている産業用ロボット。人間の腕のような形状で自由度が高く、回り込む動作ができる。汎用性が非常に高く、搬送から溶接や塗装、組立まで幅広い工程に導入されている。	○	-	-
双腕型	2～4	ハンドリング検査組立	両手で箱を持つなど、ロボットアーム1本では出来ない動きが可能。省スペースで高難度かつ精密な作業ができる。	○ (柔軟)	-	-
スカラロボット（水平多関節型）	4	電機部品の挿入組立など	水平方向にアームが作動する産業用ロボット。 4軸構成で上下方向の剛性が高く、かつ水平方向にやわらかさを持っている。電機分野における組立工程（部品の押し込み作業など）に幅広く採用されている。	-	○	-
パラレルロボット（パラレルリンク）	4～6	高速ピック&プレース	パラレルメカニズム(並列なリンクを介して1点の動きを制御する方法)を使った産業用ロボット。可搬重量は少ないが、高速動作が得意。ベルトコンベアーの上などに取り付けられ、流れてくる製品を高速でピック＆プレースに活用されている。	-	○	○

はまちゃん: 昨年の2019 国際ロボット展で見たロボットがたくさんいます！用途によって、活躍するロボットが違うのですね！ところで、表の中にある、「軸数」とは何ですか︖

橋本先生：いい質問だね。軸数は、ロボットの関節の数を表しているよ。ロボットの動きを決める大事な指標になるんだ。これは、ロボットの構造を知るうえでとても大切な言葉だから、次で解説するよ。

産業用ロボットはどんな構造︖

産業用ロボットの構造は人間と同じ

橋本先生：産業用ロボットはロボットアームで構成され、ジョイントとリンクの組み合わせが基本的な構造になるんだ。人間の体で言えば、肘や肩など自由に曲がる関節部分がジョイント、その間を繋ぐ骨の部分がリンクになるよ。

はまちゃん: 私たちがさまざまな方向に体を動かせるのは、関節のおかげ！産業用ロボットも、軸数（関節）を増やすことで自由に動かせる部分が増えていくのですね。

産業用ロボットは何軸で構成されているの︖

橋本先生：例えば、複雑な動きが可能な垂直多関節ロボットの場合、一般的に6つの関節（6軸、自由度6）で構成されているんだ。人間の場合に置き換えると、以下のようになるよ。

はまちゃん: 体を動かしてみるとわかりやすいですね！
産業用ロボットがどのような機構で動いているのか、もっと知りたいです！

ロボットを動かすにはどのような要素が必要︖

産業用ロボットの要素を解説！

橋本先生：ロボットを構成する要素は大きく分けて3 つあるよ。
1. メカ（構造、機構、駆動部品、センサー保持部など)
2. 電子回路( 駆動回路、センサー回路、マイコン、コンピュータ回路)
3. ソフトウェア( 制御、情報処理、判断等)

今日は、メカ要素について詳しく学んでいこう。
産業用ロボットのメカ要素で特に重要なのは、アクチュエータ(関節)、減速機、センサー、非常用ブレーキ、伝達機構の５つになるよ。

■ロボットの要素

要素	目的	使われる製品
アクチュエータ	アームを上下・左右移動、回転させるため。ロボットの関節部分に内蔵。	・サーボモータ・サーボモータ＋減速機＋エンコーダ＋非常用ブレーキの一体形・ステッピングモータ
減速機	ロボットを動かすための力を得るため。モータ単体では力が足りないため、減速機と組み合わせて大きな力を得る。	・サイクロイド減速機・波動歯車装置・遊星歯車装置
センサー	回転軸の位置や速度を検出するエンコーダ、温度、圧力、トルク、加速度などを必要に応じて検出するため。	・エンコーダ・圧力センサー・加速度センサー・トルクセンサー（歪ゲージ/静電容量/光学）
非常用ブレーキ	停電や電源が切れた場合に、ロボットの動きを瞬時に停止するため。	・無励磁作動形ブレーキ
伝達機構	減速機の出力を先端部に伝達するため。	・ベルト/タイミングベルト・ギアー（歯車）・カップリング（ノーバックラッシ）・ETPブッシュ（ハイドロ方式）