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長良の落陽。

産業用ロボットのアームはジョイントとリンクで構成される

産業用ロボットのアームはジョイントとリンクで構成されています。
ジョイント(関節)
産業用ロボットでは自由に曲がったり、伸縮したりする関節部分のことをジョイントと言います。
ジョイントは回転関節と直動関節に分類されます。回転関節が人間でいう肘や肩などの関節部分にあたり、自由に回転することが可能です。
直動関節は人にはなくロボットにしかないジョイントで3次元方向に伸縮できます。
リンク(骨)
ジョイントの間を繋ぐ骨の部分をリンクと呼びます。リンクの種類は2つに分類され、シリアルリンクとパラレルリンクに分類されます。
シリアルリンクはロボットの土台から、先端までジョイントとリンクが直列に並んでいる機構のことをいいます。人間の腕と同じような構造をしているのが特徴です。
パラレルリンクはロボットの土台から先端まで複数のジョイントとリンクが並列している機構のことをいいます。
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ブラシレスDCモーターのメリット・デメリット

産業用ロボットで利用されるモーターには、それぞれメリットとデメリットがあります。最初にブラシレスDCモーターを利用するメリットとデメリットを紹介します。
メリット
比較的安価である
放熱性が高く連続使用に耐えられる
運転速度が変わっても比較的トルクが安定している
多様な速度で作業が必要なロボットに用いることが可能
ブラシレスDCモーターは比較的安価で、なおかつ連続使用に耐えられます。単純作業を長時間繰り返す場面に適したモーターといえるでしょう。しかもトルクも比較的安定しているので、速度が変化する作業にも適しています。
デメリット
駆動回路が別途必要なため、トータルでは高価になることもある
トルクは安定しているが、ムラが見られることもある
起動時に速度制御機能がばらつくことがある
ブラシレスDCモーター自体は高価ではありませんが、駆動回路を別途購入する必要があるため、トータルで見ると割高になることがあります。また、トルクにムラが生じることがあり、起動時の速度が安定しにくい点もデメリットです。
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ロボットアームの多彩な動きを制御する4つの要素

アクチュエータ
アクチュエータはロボットの関節を構成している要素です。アクチュエータがあることで、ロボットはアームを上下に動かしたり、回転させたりすることができます。例えばモーターもアクチュエータのひとつです。
産業用ロボットには、サーボモーターと呼ばれる位置制御や速度制御に対応した高機能のアクチュエータが搭載されます。
減速機
減速機は、アクチュエータの力を増幅するための装置です。モーター単体では出せる力に限りがありますが、減速機と組み合わせることで力を増大し、さまざまな作業に活用できるようになります。通常はアクチュエータの1つに対して減速機1つがペアになっています。
エンコーダ
エンコーダは、アクチュエータの回転軸の位置や角度を検出するための装置です。エンコーダがあることで、ロボットの動きの量や方向を認識することができます。
一般的な光学式エンコーダでは、アクチュエータの回転軸に円板が取り付けられていて、発光ダイオードや光の強さを判別するフォトダイオードなどが配置されています。
伝導機構
伝導機構とは、アクチュエータや減速機を通して得た力をアームに伝える部分です。伝導機構があることで、力の向きや大きさを変換することが可能になります。
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コミュニケーションロボットの現状

さまざまな場面で役立ってくれるコミュニケーションロボットですが、現状はどうなっているのでしょうか。
企業向けのロボットが多い
株式会社NTTデータ経営研究所が2018年に調査した「ロボットの導入・活用に取り組む企業の実態とは?」の結果によると、企業向けに導入されているコミュニケーションロボットは、個人向けに導入されている数の約2倍となりました。
これは、コミュニケーションロボットはまだまだ基本的に価格が高いので、個人向きではなく業務用として企業が導入するケースが多いことが考えられるでしょう。
人型が60%
株式会社シード・プランニングの調査によると、2018年5月時点では、国内で現在発売されているコミュニケーションロボットは、「人型」が60%を占めています。
そのうちの45%がAIに対応しており、動くタイプと動かないタイプはちょうど半分ずつの割合です。
また、人間型に次いで多いのは「円柱型」「球型」「動物型」の順になっています。
スムーズな会話はまだ難しい
今の音声認識技術だと発話中に認識ができないため、トランシーバーのようなやりとりとなってしまい、残念ながらまだままだスムーズな会話ではありません。
また、ユーザー側も、ひと単語ずつはっきりと喋らなければ間違った意味で伝わってしまうといった現状もあります。
今はまだ、人とスムーズに会話できるレベルに達していないという問題は拭えていないのです。
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産業用ロボットの歴史

自動で動作する機械機構は、西洋ではオートマタと呼ばれ中世にはすでに存在しました。日本でも「からくり」として江戸時代には普及していました。しかしこれらはロボットとは呼ばれておらず、「ロボット」という言葉が初めて登場するのはチェコの作家カレル・チャペックが1920年に発表した戯曲「R.U.R.(ロッサム万能ロボット会社)」と言われています。
ロボットは、チェコ語で労働を意味する「robota(ロボタ)」や、スロバキア語で労働者を意味する「robotnik(ロボトニーク)」などから作った造語で、同作品の中では人造人間(アンドロイド)に近いものとして描かれています。
その後、20世紀中盤からは米国の作家アイザック・アシモフがロボットの登場するさまざまなSF小説を発表。「ロボットは、人間に危害を加えてはならない」「ロボットは、人間に与えられた命令に服従しなければならない」「ロボットは、自己を守らなければならない」といった「ロボット三原則」が知られるようになりました。
ロボット工学三原則
第1条
ロボットは、人間に危害を加えてはならない。
また、その危険を看過することによって、人間に危害を及ぼしてはならない。
第2条
ロボットは、人間に与えられた命令に服従しなければならない。
ただし、与えられた命令が、第1条に反する場合はこの限りではない。
第3条
ロボットは、前掲第1条および第2条に反するおそれのない限り、
自己を守らなければならない。
この三原則は換言すれば「安全で操作しやすく、壊れない」とも表現でき、その後のロボット研究の方向性に影響を与えたとも言われています。人工知能(AI)が発達し、SF小説の世界が現実のものとなりつつある中で、近年改めて「ロボット三原則」に注目が集まっています。
産業用ロボットの歴史は1950年代の米国から始まります。54年にジョージ・デボル氏が、一度動作を記憶させて(ティーチング)、その動きを再生する装置を考案し、今日の産業用ロボットの礎となりました。その後、58年にはコンソリデイティッド・コントロールス社が産業用ロボットの試作品を発表しました。実用化されたのは60年代に入ってからで、61年にはユニメーション社が産業用ロボット「ユニメート」を発売、AMF社も同年産業用ロボット「バーサトラン」を開発して翌年発売しました。いずれも米国の企業です。
日本でのロボット生産の歴史は68年に始まりました。同年にプレス機械メーカーの会田鉄工所(現アイダエンジニアリング)が工業用ロボット「オートハンド」を発表し、また川崎重工業が米国ユニメーション社と技術提携を結んで翌69年に産業用ロボット「川崎ユニメート2000型」の製造販売を開始しました。70年代に入るとその他の企業も市場に参入し、研究開発が活発化しました。川崎ユニメート2000型など、初期のロボットは左右・上下への旋回軸と直線の伸縮軸からなるものが多く、現在主流のロボットとは軸構成が異なっています。
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