医療業界で注目されるロボットアームの技術

工業・産業界で活躍中のロボットアームの技術は、近年医療分野でも活用が進んでいます。

最も有名なロボットアームは「ダヴィンチ（da Vinci）」と呼ばれる外科手術用のシステムです。

医療改革を起こしたダヴィンチの技術

このダヴィンチは、1990年代にアメリカで開発され、1999年からIntuitive Surgical社より販売されています。

ダヴィンチは、従来の鏡視下手術に、ロボットアームの技術を活用したシステムです。

鏡視下手術と同様に患者の体に小さな穴を開けて行う、傷口が小さい低侵襲の手術でも用いることが可能です。

ユニポーラステッピングモータ

活用方法としては、患者の体に内視鏡カメラとロボットアームを挿入し、医師がモニターを見ながらロボットアームを操作して手術を行います。

ダヴィンチには３本のロボットアームが備わっており、それぞれのアームは人間の手以上の稼働領域を有し、医師のコントロールにより、指先のように細かい動きをロボットアームが実現させます。

ステッピングモーター 電磁ブレーキ付き

この様な細かい制御ができる理由としては、医師が操作するコントローラに手先の震えなどを補正する“フィルター”が備わっており、フィルターを介した後の指令値がロボットアームへの指令となるためです。

このフィルターのおかげで人間よりも確実な手術をすることが出来るのです。

遠隔操作によりロボットアーム単体で手術を行う未来

現在ダヴィンチの活用は、医師と患者が同じ空間にいる環境で手術が行われますが、将来はさらなるネットワーク技術の向上が見込めますので、医師と患者がそれぞれ離れた場所にいる環境においても、遠隔で行われる手術が実現される可能性があります。

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垂直多関節ロボットの主な特徴

垂直多関節ロボットには下記のような特徴があります。

高い自由度

多関節ロボットは、複数の関節が独立して動作するため、高い自由度を持ち、さまざまな方向に動かすことができます。

PM型ステッピングモーター

高い精度

関節を制御するサーボモーターやステッピングモーターを使用することで、高い精度で動作を制御できます。

バイポーラステッピングモーター

柔軟性

ロボットアームの長さや形状を変更することで、さまざまな作業環境やタスクに対応できます。

速度

軽量化された材料や高性能モーターを使用することで、高速で動作が可能です。

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清掃ロボットを選ぶ10のポイント

（１）価格

清掃ロボットを選ぶときは、明確に予算を決めておき、その範囲内かどうかで足切りをすることをおすすめします。

清掃ロボットの価格は数千円のものから十万円を超えるものまであるので、どの程度までコストを割けるのか決めておくことが重要です。価格でいくつか清掃ロボットをピックアップしてから、機能性で比較しましょう。

（２）掃除方法

掃除方法の確認も必須です。清掃ロボットは吸引タイプと水拭きタイプがあります。オフィスの床などがカーペットであれば、水拭きタイプは使用できません。フローリングの場合は、どちらも利用できるので、自社の床によって使い分けましょう。

（３）本体サイズ

清掃ロボットを保管するときのことも考えて、本体サイズの確認もしておきましょう。フリスビーディスクのような薄い円盤状のタイプもあれば、幅や高さがあってゴツゴツしたブロック状のタイプもあります。

幅がOKでも高さが入らないなど、保管スペースに収納できないロボットを選ぶのは避けましょう。

（４）本体重量

清掃ロボット本体の重量も念のため確認しておくことをおすすめします。ある程度の段差は越えられる設計にはなっていますが、途中で溝に挟まるなどして動けなくなったり、故障したりしたときに持ち上げて運ぶ場面があるかもしれません。

清掃ロボットを人の手で持ち運ぶ場合、必要な人員をすぐに集められるように、女性でも持ち運べるのか、男性何人の力が必要なのか、などを事前に予測しておきましょう。

バイポーラステッピングモーター 

（５）充電時間

充電にいくら時間がかかるのか確認しておくことも大切です。清掃ロボットの稼働中にバッテリーが切れて動けなくなると、充電スポットまで人の手で移動させなければなりません。

稼働中にバッテリーが切れないようにしっかり充電しておく必要があるので、稼働までの時間を逆算して充電しましょう。

（６）連続稼働時間

広いオフィスなどの施設を任せる場合は、連続稼働時間が重要です。清掃ロボットの働きは、移動開始後、指定範囲を清掃して充電スポットに戻るまでが一連の流れなので、充電スポットに戻るまで連続して稼働し続ける必要があります。

連続稼働時間が短ければその分、清掃できる範囲が狭くなるので、広い面積では十分に力を発揮できません。複数のロボットでカバーすることもできますが、導入数を抑えたい企業や広い範囲を清掃したい企業は連続稼働時間に注目しましょう。

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（７）自動充電機能

清掃ロボットはバッテリーで動くので、自動充電機能があると充電する手間を省くことができます。自動充電機能が搭載されていると、自分の保管スペースに戻ってくれるので、充電が切れることなく稼働し続けることが可能です。業務効率アップにつながるので、自動充電機能の有無を確認しておきましょう。

（８）衝突防止機能

衝突防止機能が搭載されているものをおすすめします。清掃ロボットは壁際まで掃除するので、衝突防止機能がついていなければ、故障の原因になり得るのです。長期的に使うために、衝突防止機能がついたロボットを選びましょう。

（９）段差検知機能

段差検知機能は必ず確認しておきましょう。バリアフリーの場所でも僅かな段差があるものです。段差検知機能がなければ、少しでも段差があると移動スピードのまま落ちてしまい、故障する可能性があります。基本装備されている機能ではありますが、念のため確認しておきましょう。

（１０）タイマー予約設定

タイマー予約設定が搭載されていれば、設定した時間に合わせて自動で掃除を始めます。わざわざロボットの稼働スイッチを押す必要がないので、業務の効率化も可能です。

また、夜間でも自動で掃除をしてくれるので、人がいなくなった時間に掃除をさせようと考えている企業は必ずチェックしておきましょう。

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バリが残っていることによるデメリット

製品や部品にバリが残っていることでさまざまな不具合が生じます。バリがあることによる具体的なデメリットについて解説します。

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製品や部品を扱う人のけがに繋がる

バリは鋭利な形状をしており、製品の組み立て時に、部品に残ったバリに触ってしまうと、指を切るなど、けがに繋がる場合があります。また、バリが残った状態で製品が流通した場合、製品使用者もけがをする危険があります。

製品品質・生産性の低下

バリが残る部品を使用して製品を製造した場合、バリにより完成品の寸法が基準値に収まらず、不良品になってしまうことがあります。また、部品を組み立てる際にバリの部分が邪魔になり、そもそも組み立てられないという場合もあります。バリが過度に残った部品は使用できず、歩留まりが低下し、生産性の低下やコストの増加につながります。

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故障などの製品不具合を誘発

残っていたバリが組み立て時に製品の内部に残ってしまうことで不具合を誘発する可能性があります。例えば電化製品の場合には、電子基板にバリが触れ、ショートする原因となります。また、バリによる傷は、製品の摩耗や劣化の要因となり、不具合が発生しやすくなります。

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スカラロボットの用途と活用例

スカラロボットは、先端部にハンドを取り付けることで「つかむ」「ねじを締める」などさまざまな動作に対応できます。ハンドを用いて生産工程を自動化する、代表的な工程をご紹介します。

ピックアンドプレース

製品をある場所から取り出し、所定の位置に置く一連の作業です。真空ポンプの吸着力で対象物を把時する吸着パッドや、挟んでつかむチャックハンドなどを取り付けることで、パーツの組み込みや容器・製品の整列工程に使われます。

ブラシレスDCモータ

センサやカメラ、パーツフィーダなどとの連携で、多種類の製品の選別・仕分け整理を自動化することもできます。

フィーダで送られてくる製品の種類をセンサやカメラで正確に識別、スカラロボットで高速にピックアップし、決められた位置でプレースします。人の手では発生しがちなミスを解消しながら、正確・スピーディな作業を実現しています。

ねじ締め

先端に電動ドライバを取り付けることで、ねじ締め工程を自動化します。プログラミングの制御で正確・高速にねじ締めを行うことができます。

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圧入

所定の位置に部品などを押し込む作業です。スカラロボットのうち、製品に押し付ける先端部のトルクを制御できるタイプでは、荷重をコントロールしながら、一定の圧力で精度の高い圧入作業を実現できます。

材料塗布

製品の表面に接着剤やシール材などを塗る作業です。先端部にディスペンサと呼ばれる材料の吐出機を取り付け、塗布する位置や軌跡をプログラミングすることで、高速・正確な作業を行います。

箱詰め

加工部品の箱詰めを自動化し、梱包の時間短縮と人為ミスを削減（自動車部品メーカー事例）

加工された製品の梱包は人の手によって行われており、単調な作業で梱包数のミスなどが発生するリスクがありました。

そこで、これら作業をスカラロボットで自動化。センサとカメラで製品の向きや位置を確認し、スカラロボットで高速ピックアップして箱詰めし、作業の時間短縮とカウントミスなどのリスクを解消しました。

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