協働ロボット技術の進化

Posted On: 9月 8, 2023

こんにちは、このブログでは協働ロボット技術について解説していきます。協働ロボットとは、人と同じ空間で協力して作業することができるロボットのことで、産業用ロボットとは異なり、安全柵なしで導入できる場合があります。協働ロボットは、人の手を助けるだけでなく、人の能力を補完することで、より高度な作業を実現することが可能です。この記事では、協働ロボットにおけるAIの役割と事例、市場動向と将来展望、導入事例と成功要因、普及と課題について紹介していきます。

協働ロボットにおけるAIの役割と事例

協働ロボットまたはコボットは、人とのインタラクションや環境への適応を行うために、AI技術を活用しています。AI技術には、画像認識や音声認識などの感覚処理技術や、自然言語処理や機械学習などの知能処理技術が含まれます。これらの技術によって、協働ロボットは以下のような機能を実現しています。

人の動作や表情を認識して、適切なタイミングや方法で作業を行う
人の指示や質問に対して、音声や画面で応答する
人から直接教示された動作を学習して、再現する
環境や状況に応じて、最適な動作計画や制御を行う

協働ロボットにおけるAI技術の事例としては、以下のようなものがあります。

ファナック株式会社が開発した「CRXシリーズ」は、スマートフォンやタブレットから操作できる協働ロボットです。このロボットは、人から直接教示された動作を記憶し、再生することができます。また、カメラやセンサーを使って周囲の状況を把握し、安全に動作します。
株式会社オムロン制御機器が開発した「TMシリーズ」は、高性能カメラと位置認識システム「TMランドマーク」を搭載した協働ロボットです²。このロボットは、画像認識技術によって対象物の位置や姿勢を正確に把握し、ねじ締めや組み立てなどの作業を行います。また、ダイレクトティーチング機能によって、手先を動かすだけで簡単にプログラムが作成できます。
株式会社デンソーウェーブが開発した「COBOTTA」は、音声認識技術によって人とコミュニケーションできる協働ロボットです。このロボットは、「こんにちは」と声をかけると、「こんにちは」と返事をしたり、「ありがとう」と言われると、「どういたしまして」と答えたりします。また、「お手伝いします」と言われると、「どんなお手伝いができますか？」と尋ねたりします。

協働ロボットの市場動向と将来展望

協働ロボットの市場は、近年急速に拡大しています。矢野経済研究所によると、2020年の協働ロボットの世界市場規模は、メーカー出荷台数ベースで25,485台、同出荷金額ベースで899億7,500万円と推計されています。新型コロナウイルスの影響で市場は低迷しましたが、2021年以降は回復が見込まれており、2031年にはメーカー出荷台数ベースで326,397台、同出荷金額ベースで8,247億1,000万円に拡大すると予測されています。

協働ロボットの市場拡大の背景には、以下のような要因があります。

労働力不足や高齢化による人材確保の困難さ
ソーシャルディスタンスの維持や感染防止のための非接触化のニーズ
多品種少量生産やカスタマイズ化に対応するための柔軟な生産体制の構築
人とロボットの協調作業による生産性や品質の向上
ロボット導入に関する規制緩和や補助金制度などの政策的支援

協働ロボットの市場は、今後もさまざまな技術革新や新規応用分野の開拓によって成長していくと考えられます。特に、以下のような技術や分野が注目されています。

IoTやAI、5Gなどの新技術を活用した協働ロボットの高度化や連携化
ロボットアームだけでなく、移動型や人型などの多様な形態の協働ロボットの開発
製造業だけでなく、サービス業や医療・介護・教育などの社会的課題解決に向けた協働ロボットの活用

協働ロボットの導入事例と成功要因

協働ロボットは、さまざまな業界や分野で導入されており、多くの効果を生み出しています。ここでは、協働ロボットを導入した事例とその成功要因を紹介します。

医療機器製造業：株式会社メディカル・アイ

協働ロボットとAI技術を組み合わせて、医療画像診断支援システム「MIシリーズ」を開発・提供しています。協働ロボットは、医師の指示に従って画像診断装置を操作し、AI技術は、画像から異常箇所を検出し、診断結果を提示します。これにより、診断時間を約半分に短縮し、診断精度を約20％向上させました。また、診断結果をデータベースに保存し、医療情報の共有や活用を促進しました。この事例の成功要因としては、協働ロボットとAI技術の連携によって、画像診断の全工程を自動化したことや、協働ロボットの音声認識技術によって、医師とロボットのコミュニケーションが円滑に行えたことが挙げられます。

食品製造業：株式会社タカキベーカリー

協働ロボットとパラレルリンクロボットを組み合わせて、冷凍製品の解凍後の消費期限ラベル貼付けをする協働ロボットを導入しました。これまでは人が手作業で製品にラベルを貼りつけていたものを、ロボットが完全に代替することで、生産性は2.5倍に向上し、人員を約半分に削減しました。また、消費期限ラベルを貼る品種や数量が多いことによる貼り付けミスの改善にもつながりました。この事例の成功要因としては、協働ロボットの安全性や柔軟性によって、人とロボットの協調作業がスムーズに行えたことや、パラレルリンクロボットとの連携によって、高速かつ正確なラベル貼付けが実現できたことが挙げられます。

機械製造業：稲坂グループ（稲坂油圧機器株式会社）

協働ロボットと画像解析AIを組み合わせて、建機用の多品種油圧パイロット弁の最終検査である「外観検査」を自動化しました。これまでは人による目視チェックをメインで進めていたため、検査を熟練作業者の感覚に依存する状況でしたが、それをAI×カメラを活用した協働ロボットによって自動化しました。これにより、AIの活用による良品判定の実現に成功し、大きく生産性を向上させました。具体的には、同じ作業を行うための所要人員が1人から0.1人へと大幅に減り、生産性が10倍になりました。この事例の成功要因としては、協働ロボットと画像解析AIの連携によって、外観検査の全工程を自動化したことや、協働ロボットの高性能カメラと位置認識システムによって、部品の形状や位置のゆらぎに対応できたことが挙げられます。

協働ロボット技術の普及と課題

協働ロボット技術は、多くの分野で活用されており、そのメリットは明らかです。しかし、協働ロボット技術の普及にはまだまだ課題もあります。ここでは、協働ロボット技術の普及に向けて必要な取り組みや解決すべき問題点について考察します。

標準化と規制

協働ロボット技術は、まだ新しい技術であり、その性能や品質に関する標準化や規制が十分ではありません。協働ロボットは人と同じ空間で作業するため、人への影響やリスクを評価する必要があります。しかし、現在では各国や各メーカーで基準や方法が異なり、統一された評価が行われていません。また、協働ロボットの導入に関する法律や規則も不十分であり、事故やトラブルが発生した場合の責任や対応が明確ではありません。

協働ロボット技術の普及には、標準化や規制の整備が必要です。標準化や規制には、以下のような内容が含まれるべきです。