多関節ロボット

多関節ロボットは、製造業や産業の現場で活躍する重要な技術で、複数の関節を持つ柔軟な動きが特徴です。導入すると、精密な作業や危険な環境での作業代行が可能となり、安全性と生産性が向上します。特に、精密な組立や搬送作業、自動車業界や医療分野での活用が目立つのが、この多関節ロボットです。

しかし、多関節ロボットはいくつか種類に分けることができ、それぞれ異なる特性を持っているのをご存じでしょうか。この記事では、多関節ロボットの特徴、活用例や種類ごとのメリット、デメリットを説明します。また、選ぶ際の選び方も解説しているため、以上を踏まえたうえでメーカーを選ぶことで、貴社に相応しい多関節ロボットを導入できる見込みが高まるでしょう。導入を検討している方はぜひご一読ください。

多関節ロボットとは？　特徴や活用例などを解説

多関節ロボットは、複数の関節を持つロボットで、産業や製造業で幅広く活用が可能です。これらのロボットは、人間の腕と似た構造を持ち、複雑な動作を行うことができます。多関節ロボットの特徴としては、高精度な操作、柔軟な動き、効率的な作業が挙げられるでしょう。

例えば、自動車産業や電子機器の組立などで使用されていますが、それも多関節ロボットであれば繰り返し作業を正確にこなしてくれるためです。また、人間が危険な場所で作業する代わりに、多関節ロボットがその作業を代行することで安全性が向上します。最近では、医療分野でも手術支援ロボットとして活躍するなど、多様な場面で利用されています。

多関節ロボットを種類ごとにメリット・デメリットを解説

この章では、多関節ロボットの主要な3つについて、メリット・デメリットと共に解説します。多関節ロボットは複数の関節を持つロボットの総称です。軸数や関節の可動方向などによって種類を分けることができます。

垂直多関節ロボット

垂直多関節ロボットは、直立したアームに複数の関節を持つロボットで、特に重い物を持ち上げたり、上下方向に動かしたりする作業に適しています。このタイプのロボットは、高い可搬重量や広い作業範囲が特徴です。

水平多関節ロボット（スカラロボット）

水平多関節ロボットは、水平面で動作するロボットで、特に搬送作業や軽量物の取り扱いに適しています。このタイプは、直線的な動きに強く、製造ラインでよく使用されます。

協働ロボット

協働ロボットは、アセスメントを行ったうえで人間と共に作業を行うことができるロボットで、安全性を重視した設計がされています。これらのロボットは、人間との接触を前提として動作し、柔軟な動きと精度で人間の作業をサポートします。作業環境に応じて、アームの力を制限したり、動作の速度を調整することができます。

世界シェアの大きい多関節ロボットメーカーランキング

多関節ロボット市場には、世界的に影響力を持つ大手メーカーが多数存在します。これらのメーカーは、技術力や生産能力において競い合いながら、さまざまな業界のニーズに応えています。以下は、現在の多関節ロボット市場でシェアを有する主要なメーカーのランキングです。

1. ABB

ABBはスイスの企業で、世界中で多関節ロボットのリーダーとされています。特に自動化ソリューションに強みを持ち、産業界で幅広い分野に対応したロボットを提供しています。

2. ファナック

ファナックは日本の企業で、ロボット技術のパイオニアとされています。産業ロボット市場において高いシェアを持ち、特に精密作業や繰り返し作業に適したロボットを多く提供しています。

3. KUKA

KUKAはドイツの企業で、産業用ロボットの先進的な技術を提供しています。自動車産業を中心に広く導入されており、高度な精密加工を必要とする作業に特化したロボットを扱っているのが強みです。

ティーチングの方法｜多関節ロボットの特異点についてなど

多関節ロボットのティーチングとは、ロボットの動作をプログラムするプロセスで、実際の作業をシミュレートして動きを学習させることです。この作業を行うことで、ロボットが特定の作業を繰り返し正確に行えるようになります。

ティーチング方法には、従来の手動でのティーチング、プログラミングソフトを使用したティーチングなどがあります。近年では、より直感的で簡単に操作できるインターフェースを備えたティーチング方法も登場しており、初心者でも容易に操作が可能です。

ただし、多関節ロボットのティーチング方法として最適なのはいくつか種類が存在するオフラインティーチングのうち、シミュレーションソフトウェアを使用したティーチングであると言われています。衝突、干渉などの検証を3Dによって視覚化して行うことができるためです。

多関節ロボットのティーチングにおいて重要なのは、動作の精度を高めることです。ロボットは正確な位置決めが必要なため、微細な誤差が生じないよう注意しながらティーチングを行う必要があります。また、ロボットが特異点（関節が極端な角度を取る状態）に達した際の動作を避けるためには、事前にシミュレーションを行うことが有効です。

多関節ロボットの選び方｜比較する際のポイントを解説

多関節ロボットなどのロボットを導入する際には、基本的にSIerに依頼をすることが多いです。そのため、多くの人が基本的な知識がなくとも問題ないと判断しがちですが、相談するにあたって基本的な知識があるのとないのでは円滑な導入などに大きな影響が発生します。この章では、SIerとの連携がうまくいくような前提知識をいくつか解説します。

作業範囲、精度、負荷能力、動作速度、耐久性、インターフェースの互換性

作業範囲、精度、負荷能力、動作速度、耐久性、そしてインターフェースの互換性といった要素を適切に検討することが不可欠です。これらの項目は、実際の作業内容（例えば組み立て、溶接、塗装など）や設置される作業環境の条件（温度、湿度、粉塵の有無など）、さらにはロボットが担う可搬重量や動作速度、使用頻度など多様な要因によって左右されます。

以上の項目を検討していないと、作業精度の低下や、ロボットが必要な範囲で正常に動作しないといった問題が生じる恐れがあります。加えて、機器の故障リスクが高まり、修理やメンテナンスにかかるコストが増加する可能性も考えられます。とりわけ、複雑な工程で高精度が求められる場合や、高温多湿、粉塵が舞うといった過酷な環境下での運用が想定される場合に、この比較ポイントが重要です。

適切な選定を行えば、生産性の向上、停止時間の短縮、さらには保守コストの低減といった効果が期待できます。

ロボットの可動軸数やアームの構造

可動軸数やアームの構造が直線的か曲線的かといった点を検討し、必要な動作の自由度と操作性を満たす仕様のロボットを選ぶことも重要です。この選定は、対象となる作業の複雑さ（多軸の動きが必要かどうか）、作業空間の形状、ロボットがアクセス可能な範囲、さらには作業対象物のサイズや形状といった要因に依存します。

これらを適切に検討せずにロボットを選定すると、想定される動きに対応できず、作業効率が低下する可能性があります。また、操作が複雑になり、従業員へのトレーニングに余計な時間やコストがかかるリスクも生じます。

一方で、適切なロボットを選定すれば、必要な自由度を確保しつつ複雑な動作にも対応できるため、効率的かつ高精度な作業の実現が可能となります。

特にロボットが限られたスペース内で稼働する必要がある場合や、精密な動きが要求される工程において、この項目の検討優先度が高くなります。

ロボットの制御システムやプログラムの柔軟性、カスタマイズ性

制御システムやプログラムの柔軟性、さらにカスタマイズ性を考慮し、将来的な生産ラインの変更や拡張に対応可能な機種を選定することが重要です。この判断は、製造プロセスの変更頻度、新しい製品ラインへの対応力、さらにほかの機器やシステムとの連携能力といった要因に基づいて行う必要があります。

これらを考慮せずにロボットを選んでしまうと、システムのアップデートや生産ラインの再構成が必要になった際に対応できず、結果として追加投資やシステムの再構築が発生し、コスト負担が増加する可能性があります。

一方で、柔軟性とカスタマイズ性に優れたロボットを選定することで、将来的な生産ラインの変更や新規プロジェクトにも迅速に適応でき、長期的な視点で見たときにコスト面でも効果的な運用が期待できます。今後の製品バリエーションの拡大や新製品の投入が計画されている企業にとっては、特に重視すべき判断項目です。

JET-Global編集部おすすめの日本の多関節ロボットメーカー

多関節ロボットを開発・製造するメーカーの世界シェアについては上記で説明しましたが、ここでは、特に日本のメーカーに焦点を絞っていくつか紹介します。多関節ロボット導入を検討する際の補助情報として活用してください。

ファナック / FANUC

ファナック / FANUCは、1972年に〈山梨県の自然豊かな地域〉で創業された工場自動化設備メーカーであり、特に信頼性と生涯保守サービス、そして革新的なFA技術に強みを持っています。

ファナックは、LR Mate 200iD、M-710iC、M-410iCなどの多関節ロボットを製造しています。これらの多関節ロボットは、ほかのメーカー製品と比較して、高精度で信頼性の高い作業を実現する能力や、高い柔軟性と多様な用途への適応性といった強みがあります。

導入業界としては、自動車製造業、食品加工業、電気・電子加工業などがあげられます。

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安川電機 / YASKAWA Electric

安川電機 / YASKAWA Electricは、1915年に〈九州の産業都市として知られる北九州市〉で創業された電気機器および産業用ロボットメーカーであり、世界初の技術開発にこだわる姿勢と、品質を重視する企業文化、そして高い技術力に強みを持っています。

安川電機は、「MOTOMANシリーズ」という多関節ロボットを製造しています。このMOTOMANシリーズは、ほかのメーカーと比較して、高精度な動作と広いリーチを持ち、特に溶接や塗装といった用途において優れた性能を発揮する点や、自社開発のサーボモータを活用した安定した制御技術によって、生産性と製品品質の向上に貢献する点が大きな特長です。

自動車、電気・電子機器、半導体製造、食品、医療品、物流などに導入がされています。

安川電機について詳しく知りたい

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川崎重工業 / Kawasaki Heavy Industries

川崎重工業 / Kawasaki Heavy Industriesは、1896年に〈日本の産業発展を支える重工業の中心地〉で創業された総合重機械メーカーであり、多様な技術を活かした製品開発と、各部門間での技術の融合によって、革新的な製品を提供している点に強みを持っています。

同社は、CLシリーズ（協働ロボット）やduAroシリーズ（双腕スカラロボット）といった多関節ロボットを展開しています。これらのロボットは、他社製品と比較して、協働ロボットとしての安全性と柔軟性を兼ね備えた設計や、独自の安全設計に加えてトルクセンサーや衝突検知機能を搭載しており、過酷な環境でも安定した作業が可能である点が強みです。

自動車産業や電機・電子業界において、溶接や組立、ハンドリング、塗装、さらにはパレタイズ用途など、幅広い分野で活用されています。

川崎重工業について詳しく知りたい

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三菱電機 / Mitsubishi Electric

三菱電機 / Mitsubishi Electricは、1921年に〈日本の中枢である東京・千代田区〉で設立された総合電機メーカーであり、高精度な制御技術と多様な技術分野での強みを活かした製品開発力に定評があります。

同社は、MELFA RV-CRシリーズやMELFA FRシリーズといった多関節ロボットを展開しています。これらのロボットは、ほかのメーカーの製品と比較して、高精度なサーボ制御技術を活用した、高速かつ正確な動作を実現できる点や、コンパクトでスリムな設計により、狭いスペースにも適応しやすく、高い拡張性と柔軟性を備えている点が特長です。

自動車、半導体、食品加工、医薬品製造など、幅広い産業での使用が実績としてあります。

三菱電機について詳しく知りたい

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デンソーウェーブ / DENSO WAVE

デンソーウェーブ / DENSO WAVEは、1976年に〈日本の製造業の中心地・愛知県〉で創業された産業用機器メーカーであり、高精度な自動認識技術と多様な産業用ロボットの開発能力に強みを持っています。

同社では、VP-5243/6242（垂直多関節ロボット）、COBOTTA（協働ロボット）といった多関節ロボットを展開しています。これらのロボットは、ほかのメーカーと比較して、小型かつ軽量で、省スペース設計に優れており、工場内のレイアウト変更にも柔軟に対応できる点や、高い信頼性と繊細な動作制御が可能で、特に自動車業界で培った実績を活かした品質保証力に強みがあります。

自動車、電機・電子、医療、食品業界など、さまざまな分野で導入されてきました。

デンソーウェーブについて詳しく知りたい

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