支援ロボット向けセンサ技術

センサは今日の高度な支援ロボットや協働ロボットの一体型コンポーネントです。ロボットをモニタ・制御し、大手企業の製造現場に必要とされる精度で安全かつ効率的に動作させるためにさまざまな方法で利用されています。センサはロボットの正確な動きのモニタや制御のために使用されるだけではなく、ロボットの重要なコンポーネントをモニタすることでシステムの故障を防止して予知保全や予防保全さえも可能して稼働時間や生産性を最大限に確保するためにも使用されます。 

人間とのやり取りをまったく、あるいはほとんど行わないスタンドアロン型の自動化装置とは対照的に、協働ロボットは作業員との対話や支援を想定して作られています。製造環境の協働ロボットなら、人間では完遂できない、あるいは安全に実行できないような複雑・危険なタスクにも対応できます。協働ロボットに関する安全要件の整備・拡充が進むにつれて、これらの機能安全要件に協働ロボットが対応できるようにセンサが使用されるようになってきています。  

TE Connectivity は、産業用ロボットや協働ロボットで使用されるさまざまなセンサを提供しています。たとえば、 トルクセンサ、 力センサ、 位置センサ、 温度センサ、光センサなどです。これらの検知技術は、協働ロボットをモニタ・制御して人間の近くで安全かつ確実に動作させるためにさまざまな用途で使用されます。トルク センサは協働ロボットの回転ジョイントで機械のトルクを測定し、障害や過負荷を検知することによってケガや協働ロボットの故障を防止します。また、カーテンなどの軽量の機器でセンサを使用することもできます。すなわち、重要な領域に人が立ち入ったときに装置を止めることやレーザー スキャナで APD に人工眼の働きをさせることなどが可能になります。センサを使用すると、ロボットの環境をモニタして物体を検知したり把持力や負荷容量をモニタしたりすることで職場での安全性・信頼性・効率性の高い動作を確保することもできます。現代の職場では、センサは産業用ロボットや協働ロボットに不可欠なコンポーネントです。人間と装置が安全にやり取りして効率性と有効性を高めることができるからです。

手術支援ロボットは、長くて複雑な手術に伴う疲れを軽減します。外科医がツールや手を差し入れるために大きな切開を行う必要があった従来の手術方法と比較し、ロボット手術では極めて正確で信頼性の高いロボット技術を利用して外科医が同じ複雑な作業を行うことができます。 

ロボット手術はサージョン コンソールを使用して実施されます。サージョン コンソールでは外科医が手術部位を拡大するカメラを通して手術支援ロボットのメカニカル アームを制御・操作することができます。コンソール制御によって外科医の手・手首・指の動きが模倣されてロボットアームに伝えられ、小さな切開で手術が極めて簡潔に行われます。ただし、制御は完全に外科医によって行われます。ロボット手術に必要な高精度の機能性と再現性は高性能のセンサがなければ実現できません。

センサはロボット支援手術の基盤です。センサは手術の成功に必要な精度の高いロボット アームの動きに求められるデータを収集してくれるからです。手術支援ロボットは、トルク センサ、力センサ、位置センサを使用してこれらのデータ測定を実現します。手術支援ロボットの トルク センサは、安全のため、および手術支援ロボットの手動アーム位置決めを改善するために使用されます。 また、手術支援ロボットでは、外科医による制御に使用される触覚フィードバックの触覚を改善するために力センサ が使用され、テーブルとコンソールの位置決めのために位置センサが使用されます。 世界中の病院でロボット手術が普及していく中で、センサはこれからもロボット手術システムに必要な基盤コンポーネントであり続けるでしょう。  

AGV は、荷物や材料の輸送を補助して製造生産ラインをサポートするために使用されており、固定的な作業が多い設備に理想的です。AGV で使用されるセンサには、人的安全性を確認して衝突を避けるための LiDAR ナビゲーション用光検知があります。移動ロボットの材料過積載防止のためには力検知および傾斜検知が必要であり、フォークリフトの高さを知るためにケーブル作動式位置センサが必要になります。 

最近では、AMR (自律移動) ロボットが業界に導入されつつあります。 AMR は、AGV と同様に、あらかじめ定義された指定済みの経路に沿って走ります。しかし、AGV は障害物が取り除かれるまで停止して待機するのに対し、AMR は周囲の障害物を検知して避けることで指定された作業を完了させることができます。AGV と AMR は、いずれも、材料の輸送、荷積み、荷下ろし、棚積み、棚卸しなどの動的な活動に使用することができます。

このインテリジェンスと複雑性の高い機能を実現するために AMR に使用できるセンサは以下のとおりです。 

• 近くの作業者や物体、周囲の環境を把握するために距離を確認する位置検知 
• 環境を知って最も効果的な経路を選定するための光検知
• 材料の荷重情報をやり取りするための力および傾斜検知  

設備内に AGV が配備されている場合でも AMR が配備されている場合でも、移動ロボット用センサが基礎的なデータを提供し、正しく安全に、そして可能なかぎり効率的にこれらの技術が機能していることを確認します。