蕗ちゃんの道草日記

まずは、安価な3Dプリンターの特徴をご説明します。

精度、安定性はもちろん、速度についても触れますので、比較検討の参考になさってください。

精度
冒頭でお伝えした、「寸法精度」と「表面精度」の2点から、安価な3Dプリンターの精度を見ていきましょう。

データ通りに造形されたかどうかの「寸法精度」については、安価な3Dプリンターの場合、一般的には変形しやすく、反り返りが発生しやすいと言えます。また、機種にもよりますが、データを忠実に再現しきれない場合も少なくありません。

表面の滑らかさを測る「表面精度」についても、残念ながら荒いものが多い傾向にあります。

安定性
安定性とは、装置のトラブルや造形失敗の頻度を指します。

安価な3Dプリンターの場合は、造形が途中で止まってしまうといったトラブルが多く、造形物も崩れてしまったり、フィラメントが糸状に固まったりすることも。

ご家庭で趣味の物を造形する分にはそれほど大きな問題にはならないかもしれませんが、業務用として3Dプリンターを導入するのであれば、安価なものは避けたほうが無難と言えるでしょう。造形し直しが発生し、業務効率も悪くなってしまいます。

速度
もはや説明不要かもしれませんが、速度とは、「造形スピード」のことを指します。

安価な3Dプリンターでも高速造形を可能にしている機種も存在しますが、その分、精度に影響が出ることもあり、速度と精度を両立させるには限界がある場合が多いです。

安価な3Dプリンターをご検討の方は、なるべく「精度」に振り切った機種を選択することをおすすめします。

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粉塵爆発の危険性
金属の粉末を小さくすれば空気中に粉末が浮遊します。

ある一定の濃度の可燃性の粉塵が大気などの気体中に浮遊した状態で、火花などが発生すると爆発する事があります。

粉末を細かくすればそれだけ危険性が高まるということなので、より注意して作業する必要があります。

また金属粉末浮遊により体内にも細かな粉末を吸い込む可能性があります。じん肺などにも注意しなければならないので換気、マスクなどにも配慮する必要があります。

粉末酸化の可能性
金属の粉末を細かくすれば酸化のリスクが高まります。細かくすればするほど表面積が増えてしまうということでしょうか・・アトマイズ過程でもこれは問題です。細かくすれば酸化リスクが上がるらしいです。

金属粉末を細かくしたい・・酸素濃度は下げて欲しい・・というのは非常に難しいということです。

金属３Dプリンター技術は奥が深い。粒径を変えるだけでも様々な問題が生じ造形品質（金属品質）にも様々な影響を与えるものなのだということがわかりました。

今後も勉強しながら新たな知識を貯えて行こうと思います。

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「製造現場が抱える課題を解決できる」と注目が集まる産業用ロボット。産業用ロボットにはいくつかの型があり、それぞれ強みが異なります。

垂直多関節ロボットは、現在の製造現場において主流の型です。その垂直多関節ロボットが大幅な進化を遂げており、日本だけでなく世界中の製造業者が垂直多関節ロボットに関心を寄せています。

今回は、垂直多関節ロボットに注目が集まっている理由だけでなく、構造やメリット、実際の用途などもご紹介します。

製造現場へのロボット導入を検討している方は、ぜひ参考にしてみてください。

技術の進歩で垂直多関節ロボットの性能が著しく上昇
産業用ロボットは人間の代わりに単純作業を行わせるために生み出されました。産業用ロボットは、生み出された当初から人に代わって作業を行っていたものの、当時の性能は導入コストに見合っているとは言えませんでした。

しかし、技術の進歩に伴い、ロボットの性能が格段に上昇。また、人材不足と人件費高騰の問題も相まって、産業用ロボットを導入するメリットが増えました。

産業用ロボットのなかでも、垂直多関節型が人気を集める理由は、人間に近い動きが可能だからです。構造が人の腕に似ているので、人の動きに近い精密な作業を得意としています。

以前の垂直多関節ロボットは、駆動源に油圧を使用していましたが、近年はモーターが主流になり、モーターを電子制御することで緻密な作業ができるようになりました。

同時に、センサーの精度が上昇して正確な情報を取得できるようになり、こうした情報を処理するCPUの性能も格段に上がったため、これまで人にしかできない作業も担えるようになったのです。

多くの軸と関節を活用。人に近い動きを可能にする構造

次に垂直多関節ロボットの構造についてご紹介します。このロボットは、「6軸ロボット」や「5軸ロボット」とも呼ばれています。産業用ロボットのなかでも軸が多いのが特徴です。

ロボットの軸は人間の関節に近い役割を担っており、軸が多いほど自由に動けます。例えば、6軸の垂直多関節ロボットは以下の軸にわかれて動作しています。

こうした多くの軸を持っていることで、縦、横、斜めと自由に動けます。この動作の自由度を活かせば、複数のロボットに異なる作業を行わせることで、人のような共同作業が可能です。こうした自由度に加えて、ロボットの先端部分「エンドエフェクタ」を使い分けることで、同じロボットでも搬送から組み立て、溶接などの目的に応じた作業を行えます。

しかし精密な作業ができるようになった反面、ティーチングの負担は増加。それぞれのロボットに正確なティーチングを施さなければ、誤動作などによる事故発生リスクが高まります。そのうえ、ロボットが生産ラインの主軸を担っていると、事故による被害も甚大です。

こうした課題をカバーするために、アームにセンサーを搭載して正確な位置をティーチングできるようにしたり、コントローラに液晶画面を搭載して視覚的に動かしたりするなど、操作方法もいろいろな工夫がなされています。

垂直多関節ロボットのメリットは「汎用性の高さ」にあり

精密な動作を生み出す軸の多さが魅力の垂直多関節ロボット。こうした構造上の魅力は、導入にあたってどのようなメリットがあるのでしょうか。

垂直多関節ロボットは、複数の関節を曲げることで姿勢を柔軟に変えられるため、設置面積が小さくなります。設置面積が小さければ、限られたスペースに複数のロボットを導入でき、作業効率を最大化できます。今では可搬1㎏ほどの卓上小型ロボットから、可搬500kgを超える巨大ロボットもあり、目的に合わせたシステムを構築できるようになりました。

産業用ロボットの需要が高まるにつれ、小型軽量化、低価格化も進んでいます。これまで導入コスト、ランニングコストの点から導入をためらっていた中小企業でも購入できる価格のロボットも増加。人材不足が深刻な中小企業の課題解決にも一役買っています。

また技術の進歩に伴い、デメリットも解消されつつあります。これまで垂直多関節ロボットは、水平多関節ロボット（スカラロボット）に比べ、動作スピードが遅いとされてきました。しかし最近は、モーターの性能向上や軽量化などで、高速で動作するロボットが増えているため、さらに汎用性が高くなったと言えます。

「搬送」や「検査」などの幅広い用途に対応
以前と比べて汎用性が高くなった垂直多関節ロボットは、さまざまな用途で活用されています。垂直多関節ロボットが製造現場でどのように活用されているのか、いくつかの事例とともにご紹介します。

1.単純作業にもかかわらず過酷な「搬送」
搬送は単純作業でありながら、体力と集中力が長時間必要なため、人にとって想像以上に過酷な作業。こういった理由から、搬送作業はロボット化されやすいという背景があります。

ある鋳造会社では炉から鋳造物を出し入れする作業で課題を抱えていました。従業員は高温かつ騒音のなかでの作業を強いられ、就労意欲と生産性が低下。そこで、この作業にロボットを導入したところ、作業環境の改善だけでなく、生産性を安定させることにも成功しました。

搬送物は軽量のものであっても、環境次第では過酷な作業になりえます。ロボットが最も活躍できる作業なので、自社の搬送作業に課題を抱えているなら、ロボットの導入を検討してもよいでしょう。

2.精密な作業が可能にした「組み立て」
垂直多関節ロボットの性能が向上して精密な作業が可能になったことで、これまで人の手に頼っていた細かい部品の組み立て作業も行えるようになりました。

ある自動車工場では、熟練作業員の腕に頼っていた組み立て作業をロボット化しました。属人性を排除し、人の手で作業を行ううえで絶対に免れない人為的ミスも低下。ロボット導入前は男性の熟練作業員2名で担当していた作業を、導入後には未熟練の女性作業員1名でまかなえるようになったといいます。

3.高度なセンサー精度による「検査」
高精度なセンサーと高い情報処理能力によって、ロボットを使った製品チェックを行う会社も増えています。製品の検査も属人化しやすい作業です。センサーを活用すれば、人の目では判別できない要素も検出できます。

部品工場の完成品チェックを人による目視で行っていた工場は、ロボットの導入によって属人化していた製品の品質チェックを安定化させました。

垂直多関節ロボットが行える作業は、こうした「搬送」「組み立て」「検査」だけではありません。「溶接」や「塗布」などの作業も行うことができ、設計とティーチング次第で多くの作業が可能になります。

メリットだけでなくリスクも考慮して活用する
今回は、垂直多関節ロボットについてご紹介してきました。こうしたロボットを上手に活用することで、自社の課題を解決できます。

しかし、ロボットを使用するリスクも忘れてはいけません。誤操作や暴走などにより発生する事故被害は、人為的ミス以上に大きくなる可能性があります。そのため、安全防護柵での囲いを設けるなど、それぞれのシステムに合わせた安全対策を施すことが大切です。

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科学の子、鉄腕アトムの誕生から約70年。人々は自分達と同じ姿をした人型ロボットが「みんなの友達」になる未来を、長らく夢見てきました。そして今、産業界では人型ロボットヒューマノイドロボットの研究開発が加速しています。科学の子が人間社会と共存する日は、現実に迫っているのかもしれません。人型ロボットはどこから来て、どこへ行くのか。その足取りを追いかけてみましょう。

空想の世界のロボット
ロボットとひとくちにいっても、学術、産業、芸術、それぞれの世界でその定義は異なります。とりわけ私たちにとって身近なのはサイエンスフィクション（SF）の世界に住むロボットではないでしょうか。

そもそもロボットという言葉は、チェコ語の「robota（骨の折れる仕事）」に由来しているといいます。チェコスロバキアの作家、カレル・チャペックが1920年に書き上げた戯曲『R.U.R（Rossum’s Universal Robots）＝ロッサム世界ロボット製作所』に登場したのが初出、というのがもっぱらの説。人間のあらゆる労働を肩代わりしてくれる人造人間「ロボット」に、感情を与えたがために反抗心が生まれ、ついには人類が悲劇に追い込まれる……そんな風刺の効いた物語は今読んでも古さを感じさせません。

『R.U.R』の中に登場するロボットはタイプライターを打ったり、帳簿をつけたり、肉体労働に従事する、いわゆる人型ロボットです。手足があって顔があり、歩き、走り、喋り、戦う。躍動感あふれる人型ロボットの物語は大変な人気を博し、出版からわずか3年で30ヵ国語に翻訳され、ロボットという言葉は瞬く間に定着していったようです。

以降、フリッツ・ラング監督の『メトロポリス』（1927年）、アイザック・アシモフの『われはロボット』（1950年）、手塚治虫の『鉄腕アトム』（1952年）、『スター・ウォーズ』（1977年）シリーズのC-3POなどなど−−2次元の世界から私達に夢を与え続けてきた人型ロボットは、3次元の世界でも着々と進化を遂げました。

現実世界のヒューマノイドロボット
1920年代後半、アメリカと英国、日本で3体のヒューマノイドロボットが誕生しました。アメリカの総合電機メーカー、ウェスティングハウス・エレクトリックは家電製品を遠隔操作する「Televox（テレボックス）」を、英国のW.H.リチャーズと航空機エンジニアのアラン・レッフェルは立ったり座ったりできる「エリック（Eric）」を、そして日本の生物学者・西村真琴は、表情を七変化させ文字を書く「学天則（がくてんそく）」を発明。2次元の世界から3次元へ。ここからヒューマノイドロボットは現実世界での成長をスタートさせました。

ここ40年の間には、日本だけでも早稲田大学の「WABOT（ワボット）」やホンダの「ASIMO（アシモ）」、ソニーの「QRIO（キュリオ）」、富士通の「HOAP（ホープ）」、国立研究開発法人産業技術総合研究所とカワタロボティックスの共同開発による「HRP」シリーズ、近藤科学の「KHR」シリーズなど、多種多彩なヒューマノイドロボットが誕生しています。ヒト型ならぬ愛玩動物を模したイヌ型ロボット、ソニーの「AIBO（アイボ）」まで登場しました。

「歩ける」「走れる」「踊れる」など、ヒューマノイドロボットは長らくパフォーマーとして人々の笑顔を誘う存在でしたが、近年は人と向き合う対話型も続々誕生。2014年にソフトバンクが「Pepper（ペッパー）」を、2015年にはヴイストンが「Sota（ソータ）」を、2016年にはシャープが「ロボホン」を立て続けに発表。いずれも人間の姿をカリカチュア化した、愛嬌あふれるコミュニケーション型サービスロボットとして開発されています。これらのロボットは現在、主にエンタテインメント向けで活躍しています。

いっぽうで「人間に代わって骨の折れる仕事をする」という本来の任務をこなすヒューマノイドロボットの台頭も、いよいよ現実味を帯びてきたのです。

ヒューマノイドロボット最新事情
今、世界中で最先端の技術を応用したヒューマノイドロボットが続々と誕生しています。アメリカのボストン・ダイナミクスはDARPA（国防高等研究計画局）の支援のもと、四足歩行ロボット「SPOT」やヒト型ロボット「Atlas」などを開発。Atlasがパルクールというアクロバティックなスポーツを披露する動画は、YouTubeで公開されるやいなや、驚異的な視聴回数を記録しました。

モビリティの世界では、トヨタが「全身遠隔操縦型」と呼ぶ「T-HR3」を発表。骨格型の操縦システムを装着した操縦者の動きやトルクを計測して送信することでヒューマノイドロボットが同じ動作をするという、アバター（分身）ロボットです。T-HR3の研究を通して、トヨタはバーチャルな移動サービスという、まったく新しい体験を創造しようとしています。また、ヤマハ発動機はヒト型自律ライディングロボット「MOTOBOT」を開発。モトGPの世界王者バレンティーノ・ロッシを打ち負かすことを目標に生み出されたMOTOBOTですが、将来的には限界状況での走行性能を試したり、定量的な走行データを取得するなど、“テストライダー”としての仕事も期待されています。

ヒューマノイドロボットの社会実装に向けて
今、産学ふくめ、ヒューマノイドロボットの研究をしている団体は数多くあります。バク転をしたり、演奏をしたり、料理をしたり、パフォーマンス上手なロボットはメディアでも注目を集めています。一方で、「人間のあらゆる労働を肩代わりする」という目的において、実用化にもっとも近いところにいるヒューマノイドロボットが、川崎重工の「Kaleido(カレイド)」です。身長約180cm、体重約85kg、体型もチカラも成人のそれに極めて近い、人間社会に即したスペックをもつのが特徴です。

このようなヒューマノイドロボットは、例えば災害現場など、人間が近づけないような環境で人間に代わって何らかの作業をしなければならない場合での活用が期待されます。人間と同じ体格で同様の動きができるヒューマノイドロボットであれば、人間が使うために考案された防護服や道具、乗り物などをそのまま使用することができます。予想がつかないどのような場面でも、活躍できる可能性を秘めています。当たり前のことですが、世の中の環境は人間が生活できるように、人間が作業できるように作られています。ヒューマノイドロボットは、これらの環境を大きく変えることなく活躍できる、究極のロボットなのです。

ものづくりの現場を知り尽くした川崎重工が、満を持して生み出すヒューマノイドロボットの掲げるコンセプトは、「倒れても壊れない、万が一壊れても修理しやすい」という総合的なロバスト性（耐久性）を備え、かつ、成人に極めて近い体型を持ったロボットであることです。これは、実社会で真に活躍することを本気で考えているからこそのコンセプトと言えるでしょう。365日、24時間活動し、耐久性や信頼性、整備性、汎用性も含め、毎日使うための「現実的な課題」をクリアしなければ、人間に代わって働くヒューマノイドロボットにはならない。−−それが川崎重工のロボットに対する姿勢です。

産業用ロボット業界を50年以上にわたってリードしてきた川崎重工が、蓄積してきた技術とリソースを惜しみなく投じて開発するヒューマノイドロボット、「Kaleido」。今はまだ進化の途上にありますが、一歩一歩着実に前進しているのはまぎれもない事実です。「彼」が社会に実装される日はそう遠くないのかもしれません。

【コラム】「ヒューマノイド」「アンドロイド」「サイボーグ」の違いって？
ヒューマノイド
human（人間）＋-oid（のような）を組み合わせた合成語。一般的にヒト型ロボットの総称として使われる。SFでは映画『スター・ウォーズ』シリーズのC-3POが有名。広義ではアニメ『機動戦士ガンダム』（1979年）のモビルスーツや『機動警察パトレイバー』（1988年）のレイバー、『新世紀エヴァンゲリオン』（1995年）のEVAなども含む。
アンドロイド
ギリシャ語で人を意味するandroと-oid（のような）を組み合わせた合成語。androは男性の意味も含むため、女性型については同じくギリシャ語で女性を表すgynに-oidを組み合わせてガイノイドと呼ぶこともある。ヒューマノイドの中でも限りなく人間に酷似した姿をもつ。SFでは映画『ブレードランナー』（1982年）のレイチェルが有名（作中ではアンドロイドをレプリカントと呼ぶ）。
サイボーグ
cybernetic（人工頭脳学の）とorganism（有機体）の合成語。身体の一部分を機械化するもので、失った部分、弱体化した機能を補完する場合と、能力を通常より高めるために機械化する場合がある。SFでは映画『ロボコップ』（1988年）、TVドラマ『仮面ライダー』、石ノ森章太郎の漫画『サイボーグ009』が有名。

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ロボットビジョンの疑問を解消

工場全体のファクトリーオートメーション(FA)を進めるうえで、ロボットビジョンはとても有効です。しかし、実際に産業用ロボットを利用している企業の皆様の中には、「使いたいけど難しいのでは？」「設定や調整に手間がかかるのでは？」とお考えの方も多いかもしれません。こちらでは、ロボットビジョンの特徴やメリットなどを事例からご紹介します。

このようなお悩みはありませんか？
自動車部品や電気電子機械の製造、食品や医薬品などの生産を行っている中で、このようなお悩みはありませんか？

製造現場でよくあるお悩み
製品に合わせて専用のラインを設計しないといけない
製品ごとに専用パレットやパーツフィーダーを用意しないといけない
ティーチングに時間がかかり、立ち上げ作業工数がかかる
誤差の大きい製品なのでロボットでは正確に対応できない

すべてロボットビジョンで解決できます！

産業用ロボットは基本的に同じ動作を繰り返すだけなので、製品の位置やサイズなどにばらつきが発生すると動作を完了できません。そのため部品などの正確な位置決めが重要で、専用の治具やラインを製作する必要があります。この作業に膨大な手間やコストがかかるようでは、せっかく汎用性が高い産業ロボットを導入しても効果は半減。このような問題点を克服できるのがロボットビジョンです。

「省人化」は「活人化」につながります
FA化の目的は、人間が行っていた作業をロボットに置き替え、作業ミスの削減や効率化を図ることです。ただし、製造の現場を完全に無人化することは現段階では困難。そこでキーワードになるのが「省人化」と「活人化」です。自動化しにくい工程、また付加価値の高い工程に人員を配置することで、効率的かつ費用対効果の高い生産システムが設計できます。

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