NIST、製造業ロボット導入促進に向けた研究を紹介 把持・操作の計測科学を推進

何が起きたか

米国立標準技術研究所（NIST）は2021年1月21日、製造業におけるロボット活用の最新動向と研究内容を紹介する記事を公開した。記事では、中小製造業者（SMM）のロボット導入拡大には、人間に近い器用さと自己制御が重要だと指摘している。NISTのインテリジェントシステム部門は、把持・操作・安全性の性能評価手法と計測ツールの開発を進めている。

詳細

NISTの記事は、製造業向けロボットが工作機械や固定自動化システムと同様の進化を遂げつつあると説明する。投資収益率（ROI）は効率性とコスト削減で測られることが多いが、メーカーは工程の連結や外注機能の排除など、業務上の課題解決や新たな機会創出をロボット技術に求めている。中小製造業者（SMM）にとっては、効率改善だけでなく、アプリケーションや追加機能への関心が高まっており、ロボットの使いやすさと再利用性が導入拡大の鍵とされる。 NISTの研究者らは、最先端技術と工場現場で実際に使われている技術とのギャップを埋める研究に取り組む。このギャップは、新興研究を検証・妥当性確認する計測科学が不足し、導入リスクが高いことに起因する。インテリジェントシステム部門の優先課題は、SMMがロボットソリューションを効果的に導入できるよう、把持・操作・安全性の性能を向上させることで、業界標準となる性能指標、試験方法、計測ツールの開発が含まれる。 現場に届きつつある進歩として、ハンドヘルドHMIデバイスのソフトウェアが、人間の座標参照（右/左、近く/遠く）を従来のXYZ直交座標に変換し、協働ロボットのプログラミングを容易にしている。HMIによるプログラミング改善により、溶接工が工程の動きをモデル化してロボットをプログラムできる例もある。ロボットの初期導入は反復作業が中心で、最も一般的な用途はマテリアルハンドリング、加工、スポット溶接、塗装、ピックアンドプレース、組み立てなどだが、組み立ては使用量の2%にすぎない。NISTの研究者と業界専門家は、操作技術の向上に伴い組み立て用途の普及が進むと見込む。 ロボット組み立ての課題は、複雑な操作で考慮すべき変数が多いことだ。例えば、部品を掴んで移動する最適な力と、その後のねじ切り工程に必要な力は異なる場合がある。触覚センシングが向上すれば、ロボットは適切な力で把持できるようになり、生産工程のステップ削減につながる可能性がある。NISTは、電気電子技術者協会（IEEE）の標準プラットフォームを用いて、把持と操作に関する約12の試験方法を開発中である。一般的なロボットグリッパーは4種類あり、6軸力覚・トルクセンサーを活用した人間の手を模した機構など、革新的な設計が登場している。 固定自動化システムと異なり、ロボットは機能性と使いやすさのトレードオフがある。ロボットはほぼ何でもできるように構築・プログラムできるが、機能を増やすほど環境条件の考慮が必要となり、追加タスクへのプログラミングと統合が難しくなる。小ロット生産の計画は、適切なサポート体制がなければ困難だ。SMMがロボット導入による段取り替えコスト削減を理解すれば、採用は進むとみられる。従業員10人以下のメーカーでも、まもなくロボット専門家を雇用し、設備総合効率を確保する可能性がある。 MEPナショナルネットワークの一部であるCatalyst Connectionは、ロボット活用の成功要因をまとめたガイドを提供している。NISTの研究情報は、Elena Messina、Jeremy Marvel、Joseph Falco氏らによって提供された。

Key Facts

なぜ重要か

NISTの研究は、中小製造業者（SMM）のロボット導入リスクを低減し、組み立てなど高度な用途の普及を後押しする可能性がある。計測科学に基づく標準化は、ロボット技術の信頼性向上と産業界全体の導入拡大に寄与するとみられる。