ロボット部品ガイド

産業用ロボットが年々複雑化し、機能的に進化するにつれ、その能力と役割の幅は飛躍的に拡大してきました。

同時に、過去10年の間に技術が進歩し続けたにもかかわらず、ロボットの設計と構造における多くの主要部品（特にセンサー）の製造コストは劇的に低下しました。その結果、非常に幅広い産業でロボットやロボット部品の入手可能性が急速に拡大し、手頃な価格で入手できるようになりました。

ロボットや、従来は手作業であった生産工程のロボット化要素は、非常に高い生産量と売上高のあるビジネスでのみ使用可能なほど高価ではなくなったため、小規模なオペレーションでも以前より一般的になっています。

非常に複雑な機械であれ、比較的シンプルな機械であれ、すべてのロボットは基本的に共通するいくつかの主要な部品で構成されています。プログラム可能な産業用ロボットには、常に以下の要素があります：

• 機械の「頭脳」として機能するコントローラー
• プログラムされた動作を実行するための一連の機械部品やアタッチメント
• 外部からの刺激に応じてロボットの性能を微調整するためのセンサー

上記で言及されている「外部からの刺激に応じること」は、ロボット工学やロボット部品を他のハイテクコンポーネントと区別する重要な要素です。反復的な作業を一定の基準で実行できる単なる機械とは異なり、何をロボットと呼ぶかについては、まだ標準化された合意はありません。

私たちが「ロボット工学」と考えているものを特定する上で重要な要素は、機械が自律的にその環境の特定の側面を認識し、反応する能力です。例えば、私たちからの（最初の指示以上の）最小限のインプットで、一定の基準で反復可能なタスクを実行するケトルであっても、通常はロボットとは考えないことはお分かりいただけるでしょう。

現在、多くの種類の「スマート」テクノロジーは、身近な環境の変化するパラメータをモニターし、それに反応する能力のおかげで、単純な機械とロボット工学の境界線を曖昧にしています。これもまた、センサー技術が10年前よりもはるかに普及し、手頃な価格で製造できるようになったことが一因です。

ロボットアームは、特定のタスクや作業を迅速かつ効率的に、そして非常に正確に実行するようにプログラムされた部品です。一般的にモーターで駆動され、特に重いものや繊細なもの、非常に反復的な作業を長期間にわたって一貫して迅速に行うために使用されます。これらは特に産業生産、製造、機械加工、組立分野で高く評価され使われています。

産業生産、組立、ピックアンドプレース用途で使用されるほとんどのロボットアームは、4〜6個の関節を持ち、人間の腕と手の基本機能を模倣するように設計されています。一般的な産業用プログラム可能ロボットアームの種類には、直交座標型、極座標型、円筒座標型、そしてスカラ型アームがあり、それぞれが主なタスクを実行するために、異なる形状と調整された「エンベロープ」内で動作します。

このテーマについてさらに詳しく知りたい場合は、ロボットアームガイドをご覧ください。

ロボットコントローラーは多くの形態を取ることができますが、現代の職場で使用される場合、ほとんど常にハードウェアとソフトウェアの組み合わせが含まれ、これによってロボットに指示を出し、監視するデジタルコンピュータシステムが形成されます。

前述のように、コントローラの人間に最も近い役割は「脳」です。コントローラーによって生成され、送信される信号が、関節、マニピュレーター、およびエンドエフェクタのアタッチメントを含むすべてのロボット部品の動きを直接管理します。

ロボットコントローラーこそが、機械をロボットにする要素であり、特に外部の出来事や条件に自動的に適応できるセンサーと組み合わせて動作する場合にはそのことが顕著です。

ロボット用グリッパーは、ロボットやロボットアームのエンドエフェクタ（「手」部分）に取り付けられるマニピュレーターの一つです。これにより、特定の機能や能力を提供します。ロボットグリッパーは、機械が幅広い物体や部品を確実に把持する手段を提供し、生産ライン、組立、ピックアンドプレースアプリケーションにおいて不可欠です。

通常、グリッパーは電動式、空気圧式、真空原理に基づいて設計されています。ほとんどのロボット部品と同様に、特定用途における最適なソリューションは、タスクの性質とロボットが作業する環境の条件によって決まります。

人間の能力と比較すると、ロボットにはかなり簡単に、視覚、聴覚、触覚など基本的な感覚にアクセスするためのさまざまなセンサー、レンズ、その他のアドオンを取り付けることができます。問題は、ロボットにデータを受信するときにそれを理解し、意味付けする方法を教えることです。

入手可能な多様なロボット用センサーは、主要なカテゴリに分類できます。これには次のようなものが含まれます：

• 接触センサー
  • 押しボタンと接触スイッチ
  • 圧力パッドとセンサー
• 距離センサーと計器
  • 超音波距離センサー
  • 赤外線センサー
  • レーザー測定装置とセンサー
  • ストレッチおよび曲げセンサー
• 位置センサー
  • 室内ロケーションセンサー
  • GPSおよびその他のライブトラッキングデバイス
• 回転センサー
  • ポテンショメータ
  • ジャイロスコープデバイス
• 環境センサー
  • フォト電気センサーまたは光センサー
  • 音センサー
  • 熱センサーと 熱画像カメラ
  • 湿度および湿潤度センサー
  • 圧力センサー
  • ガスセンサー

直交ロボットは、直交座標系に基づいて動作するため、このように呼ばれます。言い換えれば、その動きは、グラフや3Dチャートで見慣れたX、Y、Z軸に沿ってプロットされ、制御されます。

そのため、直交ロボットやガントリーロボットの関節とモーターは、X、Y、Z座標を使用してプログラムされ、これらの3次元での直線的な動きを可能にします。一連のリニアアクチュエータにより、直交ロボットはツールやアタッチメントを3次元空間に正確に位置決めし、一連の直線運動で位置を切り替えて操作することができます。