産業用ロボットは、産業分野で広く使用されている多関節マニピュレータまたは多自由度機械装置です。これらはある程度の自動化が可能であり、独自の電力エネルギーと制御機能に依存して、さまざまな産業処理および製造機能を実現できます。産業用ロボットは、エレクトロニクス、物流、化学工業などのさまざまな産業分野で広く使用されています。
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産業用ロボットの構成
産業用ロボットは主に「本体」「駆動系」「制御系」の3つの基本部分で構成されています。
本体、つまりベースとアーム、手首、手を含むアクチュエーター、および一部のロボットには歩行機構も備わっています。ほとんどの産業用ロボットの動きの自由度は 3 ～ 6 で、そのうち手首の動きの自由度は通常 1 ～ 3 です。
駆動システム - パワーデバイスと伝達機構を含む。中核となるのは減速機とサーボモーターであり、これらはアクチュエーターに対応する動作をさせるために使用されます。
制御系 - 入力されたプログラムに従って駆動系やアクチュエーターに指令信号を送り、制御します。
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産業用ロボット分解図
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産業用ロボットの分類
産業用ロボットの分類に関しては、国際的に統一された規格はありません。負荷重量、制御方式、自由度、構造、応用分野などに応じて分類できます。
構造形式による分類は次のようになります。
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用途による分類は以下の通りです。
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産業用ロボット産業チェーン
産業用ロボット産業チェーンは、主にロボット部品メーカー、ロボット本体メーカー、代理店、システムインテグレーター、エンドユーザーで構成されています。オントロジーはロボット産業チェーンの中核です。通常、オントロジー企業はオントロジーを設計し、ソフトウェアを作成し、エージェントを通じてシステム インテグレーターに売買し、システム インテグレーターは最終顧客と直接対面します。一部のオントロジー会社やエージェントはシステム インテグレーターとしても機能します。
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企業の観点から見ると、ABB、FANUC、KUKA、YASKAWA が産業用ロボットの 4 つの主要なファミリーです。同社は世界の主要な産業用ロボットのサプライヤーとなり、市場シェアの約50％を占めています。
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産業用ロボットの仕組み
ロボットの動作原理は比較的複雑な問題です。簡単に言えば、ロボットの原理は、人間のさまざまな体の動き、考え方、制御能力や意思決定能力を模倣することです。制御の観点から見ると、ロボットは次の 4 つの方法でこの目標を達成できます。
「教示と再現」法：「ティーチングボックス」や「手をつないで」を通してマニピュレーターに動き方を教えます。コントローラーがティーチングの手順を記憶し、ロボットはその記憶に従って何度もティーチング動作を繰り返します（スプレーロボットなど）。
「プログラマブル制御」方式：スタッフがロボットの作業内容や動作軌跡に基づいて制御プログラムを事前に作成し、その制御プログラムをロボットのコントローラに入力して制御プログラムを起動し、ロボットがプログラムステップで指定された動作を完了する一歩ずつ。 、タスクが変更された場合は、制御プログラムを変更または書き直すだけで済み、非常に柔軟で便利です。ほとんどの産業用ロボットは最初の 2 つの方法で動作します。
「遠隔制御」方式：人間が手の届きにくい場所や危険な場所で、人間が有線または無線のリモコンを使用してロボットを制御し、特定のタスクを完了させます。対暴動ロボット、軍事ロボット、核放射線や化学汚染のある環境で作業するロボットなど。
「自律制御」方式：ロボット制御の中で最も高度かつ複雑な制御方式です。ロボットには、複雑で構造化されていない環境において環境を認識し、自律的に意思決定を行う能力が必要です。つまり、人間のような知的行動を備えている必要があります。
6 軸垂直多関節ロボットを例に挙げると (下図参照)、ロボット コントローラーとその制御システムを通じて、S 軸回転、L 軸下アーム傾斜、U 軸上アーム傾斜、 R軸は腕の横振り、B軸は手首のピッチング。 T軸と手首の回転により、6軸のアクション操作と調整を実現します。
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集中制御システムを使用する場合、その制御原理は次の図のようになります。
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分散制御システムを使用する場合、その制御原理は次の図のようになります。
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産業用ロボットメーカーが抱える課題
工業製造業の継続的なアップグレードとさまざまな新技術の出現に伴い、ロボットメーカーは生産プロセス中にエンドユーザーのニーズも考慮する必要があります。たとえば、一部の工場や生産ラインをアップグレードする場合、ロボットメーカーは市場の変化に適応し、それに応じた調整を行う必要もあります。
