【カイゼン道場】協働ロボット入門
１．はじめに
産業用ロボットは、従業員の安全を確保するために、柵や他の物理的な隔離装置を使用して作業領域を分ける必要がある。これにより、広いスペースが必要である。また材料の供給や排出には、コンベアベルトなどの装置が必要となる。そのため、使い勝手が悪くなる。
しかし産業用ロボットの普及に伴い、これらの不満を解消するニーズが高まってきた。また介護やサービスなど、従来とは異なる分野でもロボットの活用が期待が高まってきた。
その結果、ロボットに関するISO国際規格が改定され、特定の要件を満足すれば、柵などの隔離装置を不要にできるようになった。これを「共働ロボット」と呼ぶ。これにより、人間とロボットが協力して作業可能となった。
２．協働ロボットとは
協働ロボットは産業用ロボットの一つであり、ISO 10218-1/-2規格（産業用ロボットのISO安全規格の改訂）に準拠した安全確保が条件となる。
枠組みはこうだ。
労働安全衛生規則の第150条の4では、定格出力が80W以上は産業用ロボットとし、設置には安全柵等物理的な隔離を要求している（80W未満は非ロボットとし、安全柵は義務ではない）。
しかし、「2号通達」により、特定の要件を満足すれば、産業用ロボットでも安全柵等を不要にできる旨が改定された。これにより協働作業が可能になった。この「2号通達」では以下の要件を提示している。
リスクアセスメントにより、危険のおそれがなくなったと評価できる場合は、協働作業は可。ただし、リスクアセスメントの詳細な規定は労働安全衛生法の28条の2に基づいており、実際の評価はISO 10218-1/-2規格に従って行われる。
ISO 10218-1/-2規格（産業用ロボットのISO安全規格の改訂）に定められた措置を有すること。
ISO 10218-1/-2規格では、以下のような安全適合の監視停止機能要件がある。
協働作業空間内に人が存在する場合、ロボットは停止しなければならない
停止機能のカテゴリに関する規定がある
人が協働作業空間を離れた後、ロボットは自動運転に復帰してもよい
ただし、安全適合監視停止を使用した場合、ロボットが協働作業空間に存在しても、人の協働作業空間での作業を許可される
この機能を利用することで、人はロボットの再起動を意識することなく、協働作業空間で円滑に作業できる。
３．活用方法
協働ロボットをより効果的に活用するためには、以下の条件を考慮すると良い。ただし、これらは経験則に基づく目安である。
24時間稼働: 協働ロボットに限らず設備の稼働時間を最大化することが重要だ。例えば、8時間勤務の工場では、残りの16時間は設備が休んでいることになる。
作業内容: 産業用ロボット、協働ロボットに限らずロボットは、指定されたポイントから別のポイントへの反復動作を正確に行うことができる。そのため、定点間の繰り返し作業を代替する場合には、ロボットの活用メリットがある。一方、状況判断が必要な作業にはロボットの利用は向いていない。画像処理などセンシング技術もあるが、それらにも高額な投資要し、且つ維持管理が必要である。投資回収の観点から不利になる。また、処理時間も遅延するだろう。
以下に、人に適した作業とロボットに適した作業を例示する。自動化、省力化を検討している作業は以下のどちらに当てはまるか。
上記の内、ロボットに向いている作業は、予め設定されたポイントから別のポイントに物を運ぶ作業である。ロボットは繰り返しの作業でも疲れることがなく、厭わない。
４． 協働ロボットで省人化
協働ロボットの作業速度は非常に遅く、経験則であるが、人間の作業時間と比較し3〜10倍を要する。例えば、ピックアンドプレイスの作業（決まった位置に物を置く作業）は、人間であれば1秒でできることが、協働ロボットでは3秒かかることもあります。
位置が決まっていない状況では、更に時間がかかる。協働ロボットによる把持前にカメラ等で撮影し、位置や向きを計測し、それに基づいて把持のアプローチを取る。このような作業では、人間の10倍の時間がかかることも珍しくない。
このことから単純に協働ロボットを1台導入しても、1人分の作業を代替することはできない。経験則だが、1人分の業務を削減するためには、協働ロボットを3台、4台要する。
ただし、わずかに0.2〜0.3人分の作業を削減できれば、1人の削減が可能となるならば、協働ロボットは有効だ。このため作業分析や作業標準化を積極的に進め、協働ロボット活用の作業を見出すことが重要である。
５． 協働ロボットの今後
過去数年間で、産業用ロボットの出荷台数は全世界で約40万台に上るが、内、協働ロボットの出荷台数は約3万台程度で、1割未満である。しかし、協働ロボット市場は前年比20〜30％以上で急成長しており、差が縮まっている。が、協働ロボットは、主にサービス部門での伸びが大きく、製造ラインへの導入台数はまだ低いと言われている。
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