生産の助けとなる作業ロボット。大規模な生産を可能にすることから、近年の生産において必要な存在です。特に、近年は人手不足が問題視されており、人手不足に悩む企業から注目されています。
協働ロボットは、そんな注目される作業ロボットの一つです。人と協調ができるよう設計されており、ほかの作業ロボットと比べ、安全機能を備え、人と同じ空間での運用を想定しているため、適切なリスクアセスメントや設定を前提に安全性を高めやすいといえます。
作業ロボットは、種類によって特徴が大きく異なります。正しく扱うためには、それぞれの特徴をしっかり知っておく必要があるでしょう。
協働ロボットとはどのような特徴のロボットなのか。産業用ロボットとの違いや注目される理由など、協働ロボットについて紹介します。
協働ロボット（コボット）とは？
協働ロボットとは、どのようなロボットのことを指すのか。コボットとも呼ばれる理由について紹介します。
協働ロボットの定義
協働ロボットとは、人と協調し働くロボットのことです。従来のロボットのようにロボット単体での使用を想定したものではなく、人と一緒に作業をすることを想定して設計がされています。
代表的なロボットには、弁当のおかずを詰め込むロボットが挙げられます。流れ作業に合わせて、人とロボットがそれぞれ担当する具材をお弁当に詰め込んでいきます。
ほかにも、薬品の計量ロボットやパーツの組み立てロボットなど、人が働く現場で一緒に作業ができるロボットが、協働ロボットといえます。
「コボット」とは何の略か？
コボット（Cobot）とは、「Collaborative Robot」の略称です。「Collaborative」とは日本語で「協力的」といった意味があり、つまりは協働ロボットのことを指すわけです。
本来なら、協働ロボットのことを「Collaborative Robot」と呼びますが、フルネームで呼ぶのは長く呼びにくいです。
そのため、呼びやすい愛称を込めて、コボット（Cobot）と呼ばれています。
従来の産業用ロボットとの違い
従来の産業用ロボットとの違いとして、人との協調を前提としていることが挙げられます。
例えば、ロボットの安全性です。従来のロボットはロボット単体で作業をするため、スピードやパワーが重視されてきました。しかし、スピードやパワーが強いと、ロボットに巻き込まれて怪我をするリスクも高まります。怪我をすることからうかつに作業中のロボットへ近づけず、ロボットの作業を人が見守るのが一般的でした。
一方で、協働ロボットは人と一緒に作業を行ないます。そのため、スピードやパワーが抑えられており、作業時の安全性を高めているのです。
ほかにも、人と同じように作業をするためには柔軟性も必要です。働く場所もさまざまであるため、働く場所ごとのカスタマイズも必要になるでしょう。
産業用ロボットと協働ロボットは同じ作業ロボットではありますが、人と関わることから協働ロボットの方が繊細です。
用途が異なることから、導入される現場も大きく変わってきます。
| 産業用ロボット | 協働ロボット | |
|---|---|---|
| 用途 | 高速・高出力を活かした大量生産、溶接、塗装、搬送などの高負荷作業 | 人の作業補助、組立、検査、マシンテンディング、軽～中負荷作業 |
| 稼働場所 | （原則）安全柵や囲いの内側で単独稼働する専用エリア | 人と同じ作業空間で稼働可能（※リスクアセスメント前提） |
| 制御技術 | 位置制御が中心（近年は力制御・ビジョン制御搭載機種もあり） | 機種によっては力/トルク制限・接触検知等を搭載 |
| 動作 | 高速・高剛性・高精度で定型作業に最適 | 速度・出力を制限し、人との協調動作に対応 |
| 導入規模 | 中～大規模ライン向け | 小～中規模ラインや既存工程への後付け導入が容易 |
両者の最大の違いは、「人と空間を共有することを前提に設計されているかどうか」といえます。産業用ロボットは「人と分離して使う」思想、協働ロボットは「人と協調する」思想で設計されています。
協働ロボットが製造業で注目される理由
作業ロボットは昔から使われてきましたが、なぜ最近になって協働ロボットが注目されるようになったのでしょうか？
深刻化する人手不足
最近になって注目される理由として、近年深刻化する人手不足が挙げられます。少子化の影響から労働人口が少なくなり、製造業界を問わず、人手不足が問題視されています。
特に、製造業は人手が必要な業界です。大量生産をするためには、作業ロボットの導入が必要不可欠といえるでしょう。
また、協働ロボットは産業用ロボットと比べ導入しやすいメリットもあります。産業用ロボットは安全性を確保するため必要以上にスペースが必要でしたが、リスクアセスメントと必要な安全対策を満たす協働運用ができる場合には、安全柵などの保護方策を簡素化できるケースもあります（工程・ツール・速度条件による）。
さらに、従来の作業スペースにそのまま導入できるため、作業エリア一帯を整備する必要もありません。
以上のように、協働ロボットの導入は、比較的企業への負担が少ないといえます。
日本の製造業界において、中小企業は全体の約99％を占めるといわれています。中小企業の多くは予算も拡張スペースも不足していることから、工場のデジタル化へ踏み切れない企業が多いです。
そのような中小企業の背景から、比較的導入がしやすい協働ロボットに注目が集まっています。
少量多品種生産への対応
生産形態が昔から変わってきていることも、注目がされる理由の一つです。大量生産から少量多品種生産へと変わることで、柔軟性が高い協働ロボットに注目が集まっています。
近年は、グローバル化の影響により顧客ニーズが大きく変化しています。半年程度でブームが入れ替わることも珍しくはなく、先が読めないVUCA時代とも呼ばれるほどです。
そのため、企業は製造に柔軟性が求められています。顧客ニーズに合わせるためには、顧客ニーズを先読みし、迅速に製品を変えていく必要があるでしょう。
少量多品種生産は、製品の幅を広げることで、顧客ニーズに対応しやすくなっています。そして、そのような生産形態の場合だと、大型な産業用ロボットよりも協働ロボットの方が適応しやすいといえます。
作業者の負担軽減と安全性向上
労働負担の軽減も、注目される理由です。労働負担とは重量物の運搬による肉体的な負担や、単純作業が続くことによる精神的な負担のことを指し、ロボットが代わりに作業をすることで、作業員の労働負担を軽減することが可能です。
また、労働負担の軽減とともに、安全性も確保できます。危険な作業をすべてロボット任せにすれば、労災リスクは大幅に軽減されるでしょう。
特に、協働ロボットは、適切なリスクアセスメントと安全対策を前提に、人の近くで作業する協働運用を実現しやすい設計思想・機能を備えたロボットです。
労働負担の軽減や安全性の向上は、作業員の離職率に大きく関係します。人手不足を解消するうえで、重要な注目ポイントといえるでしょう。
協働ロボットの主な活用例
協働ロボットはどのような形で使用されているのか。主な活用例を紹介します。
組立・加工工程
組立・加工工程では、主にねじ締め作業やプラスチック成型品のカッティング作業などに使われています。ケースによってはねじ締めやカッティングは力よりも正確性が求められる作業であり、パワーがある産業用ロボットよりも、柔軟性の高い協働ロボットの方が適しているからです。
また、組み立てが複雑な場合だと、人が作業をすることも珍しくはありません。加工をロボットが行ない、そのままの流れで人が組み立てをすることもあります。
そのような、人とロボットが一緒に作業をする現場では、適切なリスクアセスメントと安全対策を前提に、人の近くで作業できる協働ロボットの導入が検討されます。
また、段取り替えのしやすさや役割分担による品質の安定化といった面でも相性がよい工程です。
自動機への材料投入と取り出し（マシンテンディング）
材料の投入にも協働ロボットは活用されています。材料を投入するためには作業を一時的に止める必要がありますが、材料が自動で投入されれば、作業を止める必要がなく続けられます。作業者は作業に集中することができ、結果として生産効率をあげることにつながるでしょう。
逆に、人がセットしロボットが加工をするといった使われ方もあります。技術が必要な精密な加工も、ロボットなら量産がたやすく品質を揃えやすいです。
生産の一部をロボットが担当することで、人手不足の解消や作業効率の向上、さらには品質の向上などの効果が期待できます。
単純な反復作業や重筋作業（3K作業）の代替
リスクがある作業を、協働ロボットが担当する場合もあります。重量物の上げ下げを人が行なうのは負担とリスクが大きいですが、ロボットが作業をすれば負担やリスクを回避できます。
また、肉体的だけではなく、精神的な負担の回避にも役立ちます。単純な反復作業は退屈で精神的に疲れてきますが、ロボットなら精神が疲れる心配はありません。
集中力が切れることによる、ヒューマンエラーの予防にもなるでしょう。
特にパレットに積み上げるパレタイジング作業で使われることが多く、作業員の体調と安全をロボットが守っています。
単純な検査工程
検査工程でも、よく協働ロボットが活用されています。人が判断すると人によって合格ラインが変わってしまいますが、ロボットなら判断が均一です。技術差によって変わる心配がなく、品質の均一化が期待できるでしょう。
また、工程によっては、ロボット化で検査速度の向上が見込めます。センサーによる流れ作業によって作業効率も大幅に向上します。
ほかにも、単純作業の繰り返しによる目や体への負担がなくなるなど、検査工程に協働ロボットを導入するメリットは大きいです。
協働ロボットのメリット
協働ロボットのメリットは、「人の負担となる作業を代わりに行なってくれる」ことです。重量物の移動や単純作業の繰り返しなど、肉体と精神への負担を代わりにロボットが負担をし、人が働きやすい作業環境を構築してくれます。
また、安定して作業ができることから、作業効率の向上や品質の向上効果も期待できます。
作業員と企業のどちらにとってもメリットがあり、労働環境の改善と生産性の向上を目指すうえで、協働ロボットは重要な要素となるでしょう。
協働ロボットのデメリット・注意点
協働ロボットのメリットは「人と一緒に作業ができる」ことですが、産業用ロボットのようなパワーやスピードが足りないといったデメリットもあります。
人と作業をするためには安全性が必要不可欠ではありますが、安全性を重視するとパワーやスピードを抑えなければなりません。
しかし、パワーやスピードを抑えると作業効率も低下してしまい、高速・高出力が必要な工程では産業用ロボットが優位になりやすく、協働ロボットは工程選定が重要です。
産業用ロボットと協働ロボットは、それぞれ特徴や使用する場所が異なります。協働ロボットを効果的に活用するためには、導入する場所の見極めが必要になるでしょう。
ほかにも、作業ロボットの共通課題として、導入コストや教育などの問題（例：ティーチング、立上げ、保全、工程設計）もあります。
便利そうだからといって、考えなしに導入をしても思ったような結果は得られません。導入に失敗しないためにも、導入計画はしっかり立てるよう心がけてください。
まとめ：協働ロボットは現場改善の新戦力
協働ロボットとは、その名の通り、人と協働するロボットのことです。従来の産業用ロボットのようにロボットだけで作業をするのではなく、人の隣でロボットが作業を行ないます。
協働ロボットの特徴は、適切なリスクアセスメントと安全対策を前提に、人の近くで作業する協働運用を実現しやすい設計思想・機能にあります。パワーやスピードのあるロボットの隣では危なくて人は働けませんが、パワーやスピードを抑えて適切なリスクアセスメントと安全対策をとった協働ロボットなら一定の安全性を確保して一緒に働くことも可能でしょう。
もちろん、パワーやスピードが控えめだからといって、カタログスペックが低いわけではありません。機種・工程条件によっては重量物搬送や溶接にも対応可能ですが、可搬重量や安全要件の観点で適用可否の見極めが必要です。たとえば機種や制御方式、周辺機器の構成によっては、力／トルク制限やコンプライアンス制御を活かして接触を伴う作業や微調整を行ないやすい場合があります。一方で、適用可否は工程条件と安全要件を踏まえて見極めが必要です。
人材不足対策や生産性向上に寄与します。中でも協働ロボットは導入の負担が少なく、現場改善の新戦力として期待されています。
現場改善の新戦力として、ぜひ協働ロボットの導入を検討してみてください。
