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日本経済の切り札「産業用ロボット」とは?

ロボットには、自立歩行する人型や家庭の掃除用などさまざまなものがあります。
それらの中で最も多く利用されているのが、人の代わりに作業を行う「産業用ロボット」。
今回は、規制緩和などによって普及が進んでいる産業用ロボットについて解説します。

産業用ロボットの定義

日本工業規格(JIS)では、産業用ロボットを次のように定義しています。「自動制御され、再プログラム可能で、多目的なマニピュレータであり、3軸以上でプログラム可能で、1か所に固定して又は移動機能をもって、産業自動化の用途に用いられるロボット(JIS B 0134:2015)」。マニピュレータとは物をつかんで動かすことができる機械のことで、軸とは人間でいえば関節に当たります。
産業用ロボットには、主に下記の4種類があります。

主な産業用ロボットの種類

現在最も普及している産業用ロボット。人間の腕のような構造で、動きの自由度が高い点が特徴。汎用性が高く、溶接や塗装、搬送、組立など幅広い作業に利用されている。
水平方向の動きに特化したロボット。回転軸が全て垂直になっているため、アームの先端は常に水平方向に移動する。その先端を上下に動かすことで、部品の押し込みや物をつかんで別の場所に置くといった用途に使われる。
関節が並列に配置されており、一般的に3本のアームで先端の位置を制御。可動範囲は狭いものの、ベルトコンベアで流れてくる物の整列や選定などに使われる。また、複数のモーターの力を1点に集中させることができるため、多関節ロボットでは難しいプレス加工にも対応可能。
クレーンゲームと同様に縦、横、高さの3方向のスライドで3次元の動きが可能。直線的な動きしかできないため作業内容は限定されるが、簡単な構造のため設計の自由度が高い点が特徴。

日本はロボット大国。しかし近年はライバルも?

これらの産業用ロボットが誕生した背景には、1980年代以後、日本の製造業におけるロボットの急速な普及があります。中でも自動車と電子電気産業は、産業用ロボットを本格導入することで高い生産力を発揮。増加する需要を受けて進化し続けた日本の産業用ロボットの性能は、世界中から注目されることになりました。現在でも、日本の産業用ロボットは出荷額、稼働台数共に世界シェア1位を維持。出荷額は約3400億円で世界シェアの約5割、稼働台数は約30万台で世界シェアの約2割を占めています。(出所:経済産業省「ロボット新戦略」)

また、ロボットを構成する主要部品であるロボット向け精密減速機(ギア)やサーボモーター、力覚センサー(力とモーメントの大きさと方向を3次元空間ベクトルで示すセンサー)などは、世界シェア9割にまで達しています。日本は、ロボットの生産、活用、主要部品の供給、研究などの各分野で世界をリードするロボット大国なのです。
しかし、現在の日本の地位は、決して安泰ではありません。近年ロボットは、これまでのような単なる作業用ロボットから、自ら学習して行動するロボットへと進化しています。センサー技術やソフトウェア・情報処理能力の向上に加えて、AI技術が飛躍的に進化。より高度な作業が可能になりつつあります。また、これまでのロボットはデータで一方的に制御されるだけでしたが、さまざまなデータを自ら蓄積・活用できる情報端末化や、 IoTによってロボット同士が相互に結びついて連携するネットワーク化も進んでいます。
欧米各国は、こうした変化を生かす新しいロボット活用法の主導権を握るため、官民を挙げて積極的な投資を実施。また中国では、現在急速に産業用ロボットの導入が進んでいます。2013年には年間ロボット導入台数が日本を抜いて世界一になりました。こうしたロボットの劇的な変化や諸外国の発展に対して、どのように対応するのかということが、日本の喫緊の課題といえます。

人との「共同作業」がもっと身近に

日本で産業用ロボットを導入したのは、ほとんどが大企業で、数年前まで中小企業ではほとんど導入されてきませんでしたが、近年少しずつ普及し始めています。その理由の一つが、2013年12月の産業用ロボットの安全に関する規制緩和です。
それ以前は、定格出力80W以上の産業用ロボットに関しては、運転中の危険を防止するための労働安全衛生規則第150条の4で、フェンスなどで囲って人から隔離しなければならないと定められており、同じ生産ラインで人と一緒に作業することはできませんでした。産業用ロボットを導入する場合は生産ライン全体を自動化する必要があり、そのための莫大なコストが中小企業にとってネックになっていたのです。
しかし、この規制が緩和され「ロボットメーカー、ユーザーが国際標準化機構(ISO)の定める産業用ロボットの規格に準じた措置を講じる」などの条件を満たせば、人とロボットが同じ作業スペースで作業できるようになったのです。
さらに、中小企業の産業用ロボット導入を後押ししているのが、公的な補助金です。補助金は主に2つあり、1つはものづくり分野やサービス分野におけるロボット活用の支援を目的とした「ロボット導入実証事業」。もう1つが、革新的なサービスや製品の開発に取り組む中小企業・小規模事業者の設備投資を支援する「ものづくり・商業・サービス経営力向上支援補助金」です。
これらの支援策によって、行政は、2020年までに製造業の中小企業のロボット化率を、2015年の大企業並みに引き上げることを目指しています。

中小企業と「三品産業」での活躍に大きな期待

日本は、今後高齢化社会が進むにつれて、労働力人口が減少します。行政が産業用ロボットの活用を推進する理由は、製造業で予想される人手不足の対策としても期待しているからです。特に前述の補助金制度の対象でもある中小企業や三品産業(食品・化粧品・医薬品産業)は、重点分野に位置付けられています。三品産業には、まだロボット化の余地が残されているだけでなく、共通して衛生面で高い水準を求められるため、人よりもロボットの方が適しているという面もあります。
人口減少という日本の大きな課題に対する切り札になる可能性を秘めているのが、産業用ロボットなのです。

「産業用ロボット」の発展を支援する富士フイルムの製品・技術

  1. 圧力測定フィルム「プレスケール」
    産業用協働ロボットの安全性評価にも活用される、世界で唯一の圧力測定フィルム。目には見えない「圧力」と「圧力分布」を簡単に確認することができます。
    圧力測定フィルム「プレスケール」
    プレスケールの産業用協働ロボットでの活用事例(PDF)
  2. マシンビジョンレンズ
    産業用ロボットの「眼」として、製造ラインの製品検査や計測などで使用する幅広いラインアップを揃えたマシンビジョンカメラ用レンズ。
    FUJINON マシンビジョンレンズ
  3. テストチャート
    産業用ロボットのメンテナンス・動作確認には信頼のおける評価ツールが不可欠。富士フイルムのテストチャートは、長年培った写真製法技術を基に製作した、高精度な評価、分析、検査ツールです。
    テストチャート
  4. エンジニアリングソリューション
    エンジニアリング分野における先進・独自の技術を常に磨き、設備計画立案から導入後のフォローまで、全てのフェーズに対応できるソリューションを提供します。
    エンジニアリング分野の各種ソリューション
    (富士フイルムエンジニアリング株式会社)
  5. その他産業用材料
    産業用ロボットがより発展するためにはさまざまな技術、材料が必要となります。富士フイルムでは、製造工程で利用いただける各種機材、材料を提供しております。詳しくは、富士フイルムウェブサイトにて紹介しております。
    産業用機材・光学デバイス・検査・測定

記事公開:2018年7月