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①ティーチング
ロボット導入におけるティーチングとは、『ロボットに動きを教えること』です。
導入後の産業用ロボットはティーチングに始まりティーチングに終わるといってもよいでしょう。
そんなティーチング、3種類の方法があります。
1つ目、オフラインティーチング。
オフラインティーチングは、ロボットがない場所でロボットの動作を組み込む方法です。
ソフト上で具体的な動作を確認することができ、実際に現場に行かなくてもよいメリットがあります。
２つ目、オンラインティーチング。
オンラインティーチングは、オフラインティーチングは真逆で、
現場で機器を使用してロボットに動作を組み込む方法です。
実際にロボットの様子を確認しながらティーチングを行うことができ、
知識の浅い方でも比較的ティーチングしやすい傾向があります。
3つ目、ダイレクトティーチング。
ダイレクトティーチングは、ロボットを直接手で動かしてロボットに動作を組み込む方法です。
オンラインティーチングよりも更に直感的にティーチングを行うことができます。
ただし、細かい動作が難しいという欠点があります。
そのほかにもメリットデメリットがあります！
ティーチングについてまとめたコラムはこちら！
②具体的な操作方法は？
「ティーチングを～」と言われても「何言ってるの？」と思う方いらっしゃるかと思います。
具体的な実務レベルでのお話をしていきましょう！
『前項でお話したティーチングをどのようにやっていくか』が以降のお話のミソとなります。
企業や工程、現場のレベルに合わせて様々なティーチング方法がありますが、
具体例を出しながらお話していきます！
③３DCADを活用したティーチング
まずは、3DCADを利用したティーチングを見ていきましょう。
3DCADとは、製品の3Dモデルを作成するツールで従来の2DCAD、
つまり、図面を作成するツールが進歩して誕生しました。
3DCADを用いて作成した3Dデータは、細かい寸法データ情報が
組み込まれているため、3Dデータから寸法、形状の情報を読み取って
ロボットの動作指示することができます。
例えば、検査。
3Dデータを基に製品情報を読み取って、
寸法精度に問題がないか、表面にキズがないか、等の検査を行うことができます。
メリットとしては、製品のレビジョンアップや、新製品にも対応することができます。
④Excelデータを活用したティーチング
皆さんお馴染みのExcelを活用したティーチングです。
前項の3DCADを扱えない企業にピッタリな方法です。
あらかじめ、規則性こそ必要にはなりますが、最初に作成したシート通りに
寸法を入力することでロボットに動作指示することができます。
例えば、規則性はあるものの、都度特注品の柵の溶接。
柵の支柱のピッチが大きさや、そのものの大きさによって、
支柱の溶接ポイントが異なります。
そういった場合でも、ピッチや外形寸法を記入することで、
簡単にティーチングを行うことができます。
メリットとしては、都度3Dデータを作る手間を省くことができ、
同一形状の場合は、非常に強みを生かすことができます。
⑤操作ディスプレイを活用したティーチング
操作ディスプレイを活用したティーチングは主に、無人搬送ロボットに使用されることが一般的です。
スマホ端末のような操作感で簡単にロボットに動作を指示することができます。
例えば、料理店での配膳ロボット。
提供する料理をロボットに載せ、配膳テーブルをディスプレイから指示することにより、
その場まで、ロボットが自動で持って行ってくれます。
メリットとしては、視覚的に誰でも簡単に操作ができることです。
⑥音声認識によるティーチング
音声認識によるティーチングはまだまだ発展途上です。
例えば、垂直多関節ロボットに対して、音声認識で簡単な動作を指示することができます。
事例が非常に少なく、現在はまだ、実用レベルではないのかもしれませんが、
動作パターンを複数設定して、「Aパターンで動いて」と音声で指示するとその通り動いてくれるといった、
AIボットのような使用方法が今後可能になると予想されています。
工場、倉庫では、効率化が難しいかもしれませんが、これが料理店の配膳ロボットに
活用されることで、非常に効率的になることでしょう。
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①投資回収をよく検討しないと費用対効果が得られない。
これは双腕ロボットに限った話ではありませんが、産業ロボット導入による投資が適切かを事前によく検討しないと費用対効果が得られない、という点には配慮する必要があります。
単腕ロボットと比べて双腕ロボットは先端のチャッキング部分（エンドエフェクタ）が2つ必要なため、単純なコストは増加します。またアームが２本あることから、これらに対するティーチングをうまく同期させてあげるなどの工夫も必要でしょう。
単腕ロボットに対して双腕ロボットは、コストや立ち上げに要する手間は増える傾向にありますので、ロボットSIerと相談しながら最適解を一緒に探していくことをオススメします。
②重量物のハンドリングには向いていない。
単腕ロボットに比べ双腕ロボットは、人の作業をトレースして自動化させる協働型として開発されているものが多く、人が通常行わない重量物のハンドリングなどの作業には向いていないことが多いでしょう。
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ハンドリングロボットの導入事例を2つ、ご紹介しましょう。
（1）真空冷凍パックの箱詰めから箱の積み付けまでの一連工程のロボット化
真空冷凍パックの箱詰め～積み付けの工程に、梱包ロボットとパレタイジングロボットを導入した事例です。
ロボットの導入により、真空冷凍パックの箱詰めから箱の積み付け工程に必要な人数が8人から2人に削減され、労働生産性が4.4倍となっています。
（2）免疫検査抗体製造における凍結真空乾燥準備工程へのロボット導入
人が検査・整列・分注作業をしていた凍結真空乾燥準備工程に双腕ロボットと検査カメラを導入した事例です。
ロボットシステムの導入により、作業者は部材の投入と取り出しのみを行えばよくなり、作業時間が7.5時間から1時間に大幅に短縮されました。また、検査・品質のバラつきがなくなり、品質も安定しています。
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電気ノイズ
主な電気ノイズ発生要因
1.モータはブラシとコミテータによる電気の整流で回転が持続します。つまり電気の流れが切り替わる為、その時にスパークが発生しそれが電気ノイズの原因となります。
2.モータが停止状態から動き始める時は過度的ではありますが定常状態より大きい電流が流れますので、電気ノイズは大きくなります。
3.コミテータとブラシの摺動接触部の追従不安定や過負荷電流などによって発生します。
4.コミテータとブラシ摺動面上に絶縁被
電気ノイズの低減対策
電気ノイズはモータ端子部分にコンデンサやチョークコイルを付けることにより低減させることができますが、発生源により近いロータ部分に取り付けて効果的に火花電圧を消去する方法が一般的でコストパフォーマンスも高くなります。
1.モータ内部にノイズ消去素子としてディスクバリスタ（D/V）、ディスクコンデンサ、ゴムリング抵抗（RRR）、チップコンデンサを付ける方法。⇒高周波帯域に効果あり
2.モータ外部にノイズ消去素子としてコンデンサ（電解タイプ、セラミックタイプ）、チョークコイルを外付けする方法。⇒低周波帯域に効果あり
ノイズ低減対策方法としては、1又は2の単独の場合及び、1,2の併用の方法があり、1,2併用はその効果も大きくなります。
電気ノイズの種類
電磁波妨害ノイズを大きく分けると下記の2種類あり、これらを妨害波として雑音測定します。
ラインノイズ（伝導雑音端子電圧）
単位：dBμV
定義：電源ケーブル、接続ケーブルを伝わる雑音
周波数※：0.15～30MHz
輻射ノイズ（輻射雑音電界強度）
単位：dBμV/m
定義：空中に放射され、電波となって障害を及ぼす雑音
周波数※：30～1000MHz
周波数範囲は規格ごとに異なる場合があります。
機械ノイズの種類
種類 定義
1.ブラシ摺動音：ブラシとコミテータの摩擦音
2.シャフト摺動音：シャフトと軸受の摩擦音
3.クリアランス音（ゴロ音）：2のうち、特に耳障りなもの
4.共振音 ある回転数（周波数）：域に限って起こるケースの共振音
5.スラスト音（コツ音）：ロータのスラスト方向の振動・移動によって発生する叩き音
6.風切音 ：冷却ファン内蔵モータで起こる風切音
上記3～6は異常音の代表例であり、この他にも様々な音が "耳障り" とされることがあります。
機械ノイズの測定
機械ノイズの測定は騒音計を使用し、騒音レベル(音の大きさ)を物理計測します。
｢JIS-A特性｣と呼ばれる周波数補正(聴感補正)を用いるのが一般的で、単位はdB(RMS)。測定上定義しておくべき条件としては、［電圧、回転数、負荷、側圧、モータ姿勢、マイク位置、暗騒音］などがあります。
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医療業界でロボット自動化が導入されているのは、主に手術支援ロボットです。他にも検査を行うロボットや調剤支援ロボットなどもあります。ここでは需要の多い「手術支援ロボット」を焦点にして、どのような効果があるのか見ていきましょう。
手術支援ロボットとして有名なのは「ダヴィンチ」です。
ダヴィンチに代表されるような医療業界でのロボット自動化による効果としては次のような4つの事柄が考えられます。
患者への身体的負担の軽減
人間では出来ない高度な手術が可能
医師への身体的負担の軽減
人為的なミスの防止
それでは、それぞれについて詳しく見ていきましょう。
医療用ロボットで患者への身体的負担が軽減効果が得られる！
医療用ロボットによる手術は患者としても大きなメリットがあります。なぜなら、医療用ロボットを使用すると、開腹をせずに手術をすることが可能だからです。それを踏まえた上で、下記のような効果が期待できます。
医療用ロボットでの手術は傷口が小さい
出血量・輸血量が少ない
手術時間が短い
麻酔量が少ない
術後の回復が早い
傷口が小さいことで、従来の開腹手術を比較すると傷口が小さくなります。そのため、出血量も輸血量も減ります。また、同様に手術時間も少なく、それに伴い麻酔も従来よりも短時間の効果で良いでしょう。
更に、傷口が小さいことで、回復も早いので入院期間も短くなります。傷痕がほとんど残らないという点も大きなメリット。
では、続いて医師にとっての効果について解説します。
手術支援ロボットは高度な医療行為が可能
人間の手は様々な状況に対応できる万能なツールと言えます。したがって、ロボットの性能が良くなったと言っても、人間の手に勝るものではありません。しかし、実際は手術支援ロボットを利用することで、人間には出来ないような高度な手術も可能です。
たとえば、手術支援ロボットでは手の部分と目の役割をするカメラを別の人が操作することになります。これにより、人間の目ではなかなか見えないような部分を見ながらの手術も可能です。つまり、より確実に手術を行えることになります。
また、内視鏡によって拡大して確認することも可能。肉眼よりもよく見えるので、より繊細な切除も可能です。
さらに縫合についても人間の手以上に細やかな動作ができるので、術後の傷痕も奇麗に治るという特長もあります。
手術支援ロボットで医師への身体的負担が軽減
手術は自動というわけではなく、医師の手の動きを忠実にロボットが再現するというものです。しかし、実際に医師の手を使用した施術とは違い、ロボットの方が関節の可動域が広いという特長があります。また、最新技術では手ぶれもありません。
したがって、医師の身体的負担の軽減効果が期待できます。
前述したように、肉眼よりも良く見えるという点も身体的負担の軽減に効果的です。
また、最新の手術支援ロボットではより人間の動きに近くなり、技術習得の時間に関しても大幅な短縮ができます。この点も負担を軽減している理由の一つです。
ロボットだけでなくAIやVRを用いて人為的なミスの防止を！
医療現場での人為的なミスは人の命に直結する重大なものです。したがって、出来る限り人為的な医療ミスを防止しなければなりません。
昨今ではAIによって学習することにより、医療ミスを防止するという動きも活発になってきました。そして、さらにVRを用いたトレーニングなどを行うことで、人為的なミスの防止に努めています。
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