協働ロボットとは？ 特徴・導入のメリットやおすすめのロボットをご紹介

協働ロボットとは？

協働ロボットは「人間と機械が共に協業できる」ロボットです。従来の産業用ロボットとは違い、安全柵なしでも設置できるのが大きな特徴となります。

これまでの製造業向けロボット

従来の産業用ロボットは、自動車製造や機械製造などの大きな製造ラインで使われるイメージのものでした。というのも、安全を確保するために、人との作業から分離をし、安全柵で囲って設置する必要があったためです。

しかし、人手不足の問題をはじめとした様々なニーズが高まっており、ロボットの導入は中小規模の製造においても重要な一つの解決策となっています。

協働ロボットの登場

2013年、労働安全衛生規則の改定により、ロボットの導入に伴う安全策の設置が必須ではなくなりました。このことにより、「協働ロボット」が誕生しました。

そして、限られたスペースの中にロボットを導入できるようになったことで、これまでは自動車製造等の大きな製造ラインにのみ開かれていたロボット活用のハードルがぐっと下がり、中小規模の製造ラインでも多く活用されるようになりました。

協働ロボットの特徴

協働ロボットの最大の特徴は「プログラミング」や「ティーチング」により、フレシキブルで多様な活用ができる点です。

これまでの産業ロボットだと、安全策の問題やロボットの技術力の問題により、繰り返し行う単純作業のようなものは得意である一方、変数や変量に対応するなどの柔軟性が欠いているものでした。

しかし、協働ロボットは、各ロボットに対しての個別のティーチングが可能なため、一部のロボットには組み立てを実行させて、別のロボットには部品のハンドリングを任せるような活用も可能です。こういったプログラミングやティーチングに関しても複雑な専門知識に頼ることなく、タブレット端末等を用いた3D技術の活用により、直感的・視覚的にロボットを操作することができます。

また、ロボットの小型化の実現により、小規模の作業台に設置するような活用方法も期待できます。このことにより、全ての製造工程を自動化するのではなく、一つの製造ラインにおいて、ある工程では人が目視・手動で作業を行い、ある工程ではロボットが作業を繰り返すといった、「半自動化」の実現も比較的容易に導入できるようになりました。

協働ロボットおすすめ一覧

それでは、工場の省人化を実現できるおすすめの協働ロボットをご紹介していきます。

Doosan Collaborative Robots

協働ロボット『Doosan Collaborative Robots』は、高性能なトルクセンサを全軸の6軸に搭載しており、あらゆる作業環境への対応が可能です。日本の全産業における少子高齢化による労働人口不足、職場環境改善、品質向上、技術継承等を解決する手助けをします。

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協働ロボット/ MoMoCo

モータ定格80W以下のサーボモータを使用しておりますので 産業用ロボット からは除外され JIS B8433-1/2:2015（ISO 10218-1/2）の対象にならず、安全柵の規制はありませんが（厚生労働省告示第51号）、安全柵を必用とする産業用ロボットを協働ロボットとして使用する場合に要求している項目のうち、Method4:Power and force limiting（力と圧力の制限）においても 技術仕様書ISO/TS 15066に準拠させています。

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COBOTTA

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協働ロボットの1日レンタル

人手不足、生産性向上など、様々な課題を解決するために、協働ロボットを気軽にお試しいただける「協働ロボット1日レンタル」サービスを提供しています。
取り扱っている協働ロボットは、世界累積販売台数50,000台突破の「ユニバーサルロボット」、世界初のカメラ内蔵型協働ロボットの「テックマンロボット」です。
協働ロボット以外にも、ハンド、架台など各種周辺機器を取り揃えています。

「協働ロボットの1日レンタル」について詳しく見る

ヒト型ロボット「NEXTAGE」

NEXTAGEは、「人と一緒に働くヒト型ロボット」というコンセプトのもと、製造現場の安全性確保と生産性の向上を目的に開発されました。
頭部と両腕にカメラを持ち、周囲の環境や作業対象を認識しながら作業することが可能な汎用性の高いロボットです。

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TMロボット

TMロボットは、「SMART・SIMPLE・SAFE」のコンセプトで作られたロボットです。【SMART】ロボットとカメラ・ビジョン機能が統合された・【SIMPLE】簡単操作の革新的なユーザーインターフェース搭載の・【SAFE】国際安全規格を取得した協働ロボットです。

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OnRobot（オンロボット）

「協働型アプリケーションのワン・ストップ・ショップ」であるために･･･
様々なグリッパー、電動チャック・真空ポンプ付ハンド等の交換が容易なツールチェンジャー、カメラ、トルクセンサーなど付属品のラインナップを用意。
ほぼ全てのロボットブランドとソフト・ハード面で互換性をもたせ、プログラミングも簡単に行うことが可能になります。

自律走行協働ロボット「Syrius」

ジャロックが提案するAMR・Syriusによるソリューションはピッキング作業時間の中で約60％を占める「歩行時間」をロボットが代替し、人間の方が得意な「商品を棚から探す時間」と「取り出し時間」は導入後も従来どおり人間が担当します。

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溶接ロボット「コボットステーション」

コボットステーションは、レイアウト変更が手軽で、簡単な操作で溶接の自動化が出来る溶接協働ロボットです。

「自由度の高いキャスターを使用」「ダイレクトティーチングにて簡単教示」「台車化により作業エリアの変更が容易」「ロボットによる溶接のため品質維持が可能」「段取り替えがテーブル上で簡単に実施可能」といった特徴を持ち、ロボットと人間が共存して安全に溶接を行う事ができます。

溶接ロボット「コボットステーション」について詳しく見る

協働ロボットの活用事例

協働ロボットを活用することで、様々な業務を人に代わってロボットに行わせることができます。代表的な活用事例を以下にご紹介します。

ネジの締め付け

フレキシブルに駆動する協働ロボットに、各メーカーのネジ締め機を組み合わせることで、様々な角度での締め付けをロボットに行わせることができます。加えて、ねじ穴のつぶれや、ねじのつまりなど、締め付けを行う際に検知すべき異常を自動で検出できるセンサーを組み合わせることで、品質向上への貢献も期待することができます。

また、ねじの締め付けは体に負担のかかる作業であるため、ロボットに代替させることで、作業者の負担を軽減するのも期待できる効果の一つです。

組み立て作業

製造ラインの要となる組み立て工程も、協働ロボットを活用することで、人とロボットが作業を分担する半自動化を実現することができます。人が得意な作業は人が行い、人が苦手な作業をロボットに担わせることで、組み立て工程の生産性が向上します。

また、組み立て作業には部品を正確に把握するための位置決めが重要となりますが、ビジョンシステムが内蔵された協働ロボットを活用することで、位置決めを容易に実現できます。

検査の自動化

従来の産業用ロボットでは安全柵を設置するがあり、検査を自動化することは極めて困難でした。しかし、協働ロボットであれば少ないスペースでも設置することが可能のため、検査機へのワーク供給と回収のフローを自動化することができます。

検査品種によっては人が必要なケースもありますが、協働ロボットであれば人のスペースを確保できるため、人とロボットによる検査の半自動化が実現可能です。

完成品の箱詰め

箱詰めの作業は一つの生産ラインで多品種を生産しているケースなども多く、フレキシブルな作業が求められるものです。

そのような状況においては、品種ごとにロボットハンドの切り替えを行うなどしてロボットによる代替を対応することができます。また、画像認識技術を用いて、箱詰め前に品種を把握できるような機能を搭載した協働ロボットもあります。

食品の切り出し

これまでは、食品加工におけるロボットの活用はあまり浸透していませんでした。というのも、食材の状態や形状によって加工を見定める必要があるため、安全策を設けて人とロボットを隔離している限りはロボット活用の実現が難しかったからです。

しかし、規制緩和により人とロボットが共に作業を行えるようになったため、食品加工へのロボット活用も浸透しつつあります。また、技術の発展によって、食品の三次元的情報を推定することも可能となり、ロボットが完全自動で行う食品加工も現実的となってきています。

倉庫内のピッキング作業

ロボットは最適なルートを自律走行し、同じペースでピッキング作業を行ってくれます。一度の倉庫内移動で複数のピッキングを指示することもできるため、作業時間の大幅な削減を期待できます。

生産ラインに協働ロボットを導入するメリット

人的コストの削減

協働ロボットを導入する大きなメリットの一つとして、人的コストの削減が挙げられます。
それは、これまで人間が行っていた作業をロボットが代替するという意味合いおける人的削減だけでなく、作業時間の違いによるコストカットも期待できます。人が作業をする場合はルール及びリソースの問題で限りがあるのに比べ、ロボットであれば一台に最大24時間作業を実施させることも可能だからです。

また、作業者の急な欠員など、慢性的かつ突発的な人材不足に対しても有効な手段として貢献します。

生産性の向上

協働ロボットを導入するメリットの二つ目は、生産性の向上です。

人間による作業の場合、生産性は作業者の経験や集中力に依存をするのに比べて、ロボットが自動で作業を行う場合は、ある程度の水準や平均値を見込むことができます。
そして、そのデータを基に、ある工程には人的リソースをさらに追加し、ある工程においてはロボットの導入を増やすなど、生産性の向上・最適化に向けた改善策を講じることができるようになります。

また、単にリソースをカットするという発想ではなく、これまで製造に割いていた人的リソースを新しい別の業務に手配できるようになるため、結果的に生産性の向上に繋がっていくことも期待できます。

品質の向上

協働ロボットを導入するメリットの三つ目は、品質の向上です。前述した通り、人が作業を行う場合は、作業者の経験や集中力・習熟度によって生産量だけでなく、アウトプットの品質にもバラツキが生じます。

対して、協働ロボットに作業を代替することで、人為的なミスや見過ごしを減らすことができ、品質の均一化を期待できます。そして、その成果水準もプログラミンやティーチングによってコントロールができるため、ベテランの作業者の水準を自動的に生産する製造現場の実現が可能です。

「協働」をよりスムーズに実現できるロボットビジョンシステムの登場

近年では、技術の更なる発達により、ロボットビジョンシステムを搭載した協働ロボットも増えてきています。ロボットビジョンシステムとは、画像処理技術を用いて対象物を認識することができるシステムです。

例えば、ロボットシステムビジョンシステムを活用することで、バラ積みのワーク等、人にしかできなかった細かい作業もロボットに任せることができるようになります。また、産業用ロボットに接続して活用することも可能なため、既存のロボットを更に有効活用するソリューションとしても向いています。

ロボットビジョンシステムとは？
産業用ロボットに搭載される視覚機能は、一般的にロボットビジョン（またはマシンビジョン）と呼ばれます。これは、カメラによって取得された画像を処理する技術で、パターン認識により対象物を識別し、周囲の環境を把握する役割を果たします。 ロボットに視覚機能を組み込むことで、物体の形状や特徴をロボットに伝達し、その情報を活用します。通常、視覚機能はカメラセンサーシステム、画像処理システムなどから成り立っており、撮影された対象物を認識し、判断する役割を果たします。これにより、ロボットは周囲の状況を把握し、その情報に基づいて適切な行動をとることができます。 ロボットビジョンは、空間の認識や製品の識別など、画像情報を活用してアルゴリズムに基づいた判断を行います。そのため、製造現場やピッキング作業などで、人間に代わる作業を行う際に大きな役割を果たしています。

導入のハードルが下がっている協働ロボット

法規制の緩和及び、技術発展によるロボットの小型化により、製造業における自動化のハードルが下がっています。とりわけ、製造ライン全体ではなく部分的に自動化を実現したいと考えていたり、部分的な省人化を取り組みたいと考えている、中小規模の製造業分野において導入が進んでいます。

協働ロボットの導入を検討されている場合は、自社の製造ラインにおいて、どの工程をロボットに任せて、どの工程を人による作業のままにするかを考慮する必要があります。そして、自動化を一部取り入れることにより、既存の製造ラインに故障や生産効率の面で不具合が起きないかをしっかり事前に検討をします。そのため、初めて協働ロボットを導入する際は、生産ラインの設計からロボットの設置・（プログラミングやティーチングを含む）ロボットの稼働までを一貫してサポートしてくれる「ロボットシステムインテグレータ（ロボットSler）」に相談をしてみるのが良いかもしれません。

ロボットシステムインテグレータ（ロボットSler）とは？

システムイングレータとは、企業や行政等の情報システムの企画・設計・構築・運用を一括して請け負う情報通信企業や事業者のことを指します。

具体的には、顧客の業務内容を詳細に把握し、必要なシステムの企画や設計、ハードウェアやソフトウェアの選定・開発、構築したシステムの運用改善までを総合的に担います。

システムインテグレータの中でも、ロボットを専門に特化したのがロボットシステムインテグレータ（ロボットSler）です。ロボットの導入を検討している企業とロボットメーカーの間に入り、製造現場の状況を把握し、ロボットや周辺機器の組み合わせを行い、ロボットシステムを構築する役割を担います。

ロボットメーカーとの直接のやり取りを行うと、他のロボットとの冷静な比較が難しくなるものです。そこで、メーカー系列には属さないロボットシステムインテグレータを間に介在することで、自社の製造現場に適した最適なロボットを選択できるようになります。

ロボットシステムインテグレータ（ロボットSler）に依頼するメリット

フラットな目線で導入するロボットを選択できるという点以外にも、ロボットシステムインテグレータに依頼するメリットは様々なものがあります。

例えば、ロボットをまだ一度も導入したことがない企業の場合は運用面に不安を抱えているものです。しかし、ロボットシステムインテグレータに依頼をすることで、導入前の支援だけではなく、導入後の運用・改善を含めたサポートを一括して請け負ってもらうことができます。

その他にも、データ収集を始めるサポートを受けられたり、ロボットをメンテナンスする上での消耗品の選定や供給など、ロボットシステムインテグレータに依頼するメリットがあります。

ロボットシステムインテグレーション導入の流れ

ロボットの導入を検討する際の流れを、ロボットシステムインテグレータ（ロボットSler）に依頼をした場合の想定として以下にご紹介します。

解決したい課題を洗い出す

まず必要なのが現状把握ですが、大きく分けて「ロボットで解決したい課題」と「製造現場の構成や工程」の二つをヒアリングして洗い出します。

ロボットを導入したいと考えている企業は「人手不足を改善したい」「生産量を増やしたい」「品質を安定させたい」など、既存の解決したい課題を抱えているケースがほとんどです。そこで、ロボットシステムインテグレータがその課題にマッチしたロボットを選定するためにも、課題の洗い出しを前もって行っておくことが重要になります。

また、ロボットを購入してから製造ラインへの組み込みを考えることは得策ではありません。余計な追加コストを発生させないためにも、ロボットシステムインテグレータの支援を受けながら、自社の製造現場に適したシステム構築を想定しておく必要があります。

ロボットシステムの構築を設計する

解決したい課題を基に導入するロボットを選定した後は、製造ラインに適したシステム構築の設計を行っていきます。また、ロボット本体のみを取り扱っているメーカーも多いため、実際の作業を行うハンド部分等の周辺機器の組み合わせも行う必要があります。

とはいえロボットシステムの構築には専門的な知識が欠かせないため、ロボットシステムインテグレータの支援を受けながら、メーカーとの詳細なやり取りを詰めていきます。

テスト

ロボットシステム構築の設計が完了した後は、「出荷前テスト」と「総合テスト」と「ユーザーテスト」の３段階に分けたテストを実施します。

出荷前テスト	メーカーがロボットの動作確認を行なった後、ロボットシステムインテグレータによる出荷前テストが行われます。その後、クライアントも含めて構築されたロボットシステムを確認する立会検査を行います。
総合テスト	立会検査が行われた後、実際に稼働を行うクライアントの環境にロボットを搬入し、動作検証を行います。
ユーザーテスト	総合テストまではロボットシステムインテグレータが主体となって行われますが、ユーザーテストからはクライアントが主体となってテストを行います。具体的には、製造現場でロボットを実稼働させる前に、対象数量を減らして動作確認を実施。性能・運用性・信頼性・安全性・メンテナンス性のチェックとともに、不具合が発生した際の対象方法と手順も事前に確認をしておきます。

協働ロボットの活用には補助金がある

公的機関は、ロボットの導入を検討している企業に対して補助金を支給しています。支給されている補助金には様々なものがありますが、「経済産業省」と「日本ロボット工業会」が実施している制度が代表的なものとして挙げられます。

一度検索をして、受給のための条件等を調べてみることをおすすめします。