軽量で柔軟性が高いことで知られる協働ロボットは、従来、低荷重の作業に利用されてきました。その結果、低～中荷重のシナリオでの協働ロボットの採用は近年著しく増加しています。
しかし、協働ロボットの使用が拡大するにつれて、現在、低～中荷重の用途から重作業へと移行しています。
一方で、顧客は複雑で安全性が重要な環境で、手作業や従来の産業用ロボットに代わる、より高荷重の協働ロボットを求めるようになっています。
他方、SCARA ロボットや小型 6 軸産業用ロボットとの激しい競争により、協働ロボットメーカーは新しい用途シナリオを模索せざるを得なくなり、重作業機能が新たな戦略的焦点として浮上しています。
Gao Gong Robotics が実施した調査で、Siasun Robotics のゼネラルマネージャーである Fashe Li 氏は、低～中荷重から重作業への移行は主に市場の需要によって推進されていると強調しました。さらに、協働ロボットメーカーは、メカニズム設計、アルゴリズム、サプライチェーン全体で大きな進歩を遂げ、大型協働ロボットの出現に向けた強固な基盤を築いてきました。
なぜ「大型」なのか?
協働ロボットは変革を遂げており、その性能を産業標準に合わせ、「産業協働」と「協働的産業化」へのトレンドを推進しています。
業界の専門家は、協働ロボットの将来の成長は産業部門にあると広く同意しています。その結果、主要な市場プレーヤーは産業拡大の機会を積極的に模索しており、3C、自動車、半導体、金属加工、ヘルスケア、新小売、物流など、さまざまな業界にわたる幅広いアプリケーションシナリオが生まれています。
しかし、メーカーが新しい領域に進出するにつれて、さまざまな課題に直面します。主な懸念は、積載量の増加が協働ロボットのパフォーマンスに及ぼし、効率と安定性に影響を与えることです。人間と機械の両方の安全を確保するために、大型機能を備えた協働ロボットは低速で動作するように設計されています。
Siasun Robotics のゼネラルマネージャーである Fashe Li 氏によると、安全性は考慮すべき重要な側面です。ロボットと人や他の機器が衝突した場合、協働ロボットは力の感知に基づく受動的な安全対応メカニズムを採用し、即座に動作を停止します。さらに、協働ロボットは孤立した産業機械から、人間とロボットの相互作用を促進する製品へと進化しました。大型協働ロボットは、マルチモーダルセンサーを活用して環境を積極的に認識し、予防的な安全対応を可能にします。
積載量の増加は安全性に影響を与えるだけでなく、ロボットの振動や精度などの課題も生じます。大型協働ロボット製品を設計する場合、メーカーは全体的な最適化アプローチを採用し、ソフトウェアと制御アルゴリズムを通じて包括的なパフォーマンスを確保する必要があります。
協働ロボットメーカーが高負荷協働ロボット製品の開発に乗り出すと、協働ロボットの固有の剛性の限界を考慮しながら、積載量の増加とロボットの到達範囲の拡大の間で適切なバランスを見つけるという重要な課題に直面しました。
業界の専門家である Fashe Li 氏は、考慮すべき 2 つの重要な要素を強調しました。まず、ロボットの到達範囲が広がると、関節にかかる負荷が増加し、より大きな出力とトルクが必要になります。次に、到達範囲が長くなると、協働ロボットの軽量設計において剛性と変形の点で大きな課題が生じます。さらに、到達範囲が広がると柔軟性がもたらされ、ロボットの制御が複雑になり、全体的なパフォーマンスに影響します。
ただし、実際のシナリオでは、高負荷機能だけでなく、到達範囲の延長も必要になることがよくあります。たとえば、パレタイジング アプリケーションでは、到達範囲と展開機能が限られている標準的な協働ロボットで大型の箱を扱うのは困難です。解決策は、これらの問題に効果的に対処できる、到達範囲が拡張された高負荷協働ロボットにあります。
幸いなことに、技術の進歩により協働ロボットの積載範囲は 3kg から 25kg に拡大しました。リーチも 618mm から 2000mm に大幅に拡大しました。この進歩により、積載量とリーチの間の「生存のジレンマ」が効果的に解決され、さまざまな用途で高負荷協働ロボットが広く採用されるようになりました。
差別化の道を築く: 高負荷製品の歩み
協働ロボット市場を調べると、ほとんどのプレーヤーが設立当初は中軽負荷製品に重点を置いていたことが明らかになります。しかし、技術が進歩し、市場の需要が進化するにつれて、彼らの関心は徐々に高負荷製品に移りました。
対照的に、SIASUN Robotics は独自の道を歩みました。彼らは高負荷製品を優先し、特定の顧客ニーズに応え、徐々に中軽負荷製品に移行することで歩み始め、独自の差別化の道を切り開きました。
同社の歴史を振り返ると、ファシェ・リー氏は、SIASUN Robotics が高荷重協働ロボットの需要を 2017 年に早くも認識していたことを思い出します。半導体業界では、チップの後処理に使用されるキャリアの重量が 15kg を超えており、十分な積載量と安全機能を備えたロボットが必要であることが分かりました。
この需要に後押しされ、SIASUN Robotics は 2017 年に高荷重協働ロボットの研究開発を開始しました。2018 年までに、20kg の高荷重協働ロボットの量産に成功し、その後、14kg の荷重容量の製品を継続的に導入しました。2022 年には、パレタイジング シナリオでの重量物処理のニーズが高まったことから、25kg の荷重容量の製品の開発に着手しました。そしてついに、2023 年 2 月に、SIASUN Robotics は 25kg の荷重容量の製品を市場に発表しました。
Siasun Robotics は最近、DUCO Cobot G シリーズの最大モデルで、1800mm という驚異的な作業半径を誇る GCR25-1800 を発売しました。発売以来、この製品は業界内で大きな注目を集めています。
GCR25-1800 の注目すべき特徴の 1 つは、その重量です。高度に統合されたモジュール設計により、研究開発コストを削減するだけでなく、本体の重量も最小限に抑えられています。重量はわずか 61kg で、他の 20kg 荷重製品よりも約 10% 軽量です。
アナリストの Fashe Li 氏によると、本体の軽量化により、慣性が低く安全な人間とロボットのコラボレーションが保証され、展開が容易になり、高いエネルギー効率が確保されます。これが、多くの協働ロボットメーカーが高荷重対重量比を目指している理由です。
GCR25-1800は25kgの物体を掴むことができ、アームの到達距離は1800mmと長く、重量物のハンドリングやパレット積みなどの用途に最適です。新型の制御盤を搭載しており、従来のものより30%小型化されているため、GCR25は高い柔軟性を備え、狭いスペースにも適しています。
ファシェ・リー氏は、高負荷協働ロボットを開発する際、Siasun Roboticsは作業スペース、動作サイクル、軽量設計など、複数の設計目標を達成するためにグローバル最適化設計を優先していると説明しています。統合ジョイントの設計は、放熱、電磁干渉、保護レベル、振動、組み立てプロセス、保守性などの機能設計要件と性能指標を満たす必要があるため、非常に重要です。これには、設計プロセス中に産業チェーンの相乗効果を考慮する必要があります。
軽量化と統合を実現するために、Siasun Roboticsは包括的なメカニズム設計、電子および電気の統合、電気機械制御の統合、通信設計、熱設計などの主要技術を取り入れています。モーターベクトル制御、閉ループ制御、電磁シミュレーション、関節ダイナミクス、熱力学ダイナミクスのモデルを確立し、最大3000Wの駆動力を実現しました。
動作サイクルに関して、GCR25-1800は20kg荷重の協働ロボットと比較してサイクルタイムを20%改善し、繰り返し位置決め精度は±0.05mmです。さらに、GCR25-1800のオペレーティングソフトウェアには、視覚制御などの機能を統合した最新バージョンのDUCO COREオペレーティングシステムが搭載されており、人間とロボットのインタラクションエクスペリエンスが向上しています。
ファシェ・リーは、GCR25-1800がすでにパレタイジングや重量物処理のシナリオで幅広く使用されていることを明らかにしました。
SIASUN Robotics は最近、コアテクノロジーとグローバル最適化設計の分野での最新の成果である包括的な DUCO Cobot マトリックスを発表しました。このマトリックスは、25kg から 3kg のペイロードと 2000mm から 618mm のアーム長をカバーする幅広いオプションを提供します。このような汎用性により、これらのコボットは、自動車、エネルギー、半導体、3C、食品および医薬品、教育、研究など、さまざまな業界にシームレスに統合できます。この幅広い選択肢により、顧客はより幅広い製品選択が可能になり、より正確なコスト管理が可能になり、効率が向上し、メリットが最大化されます。
大規模導入の時代が近づいていますか?
協働ロボットの軽量設計により、産業用ロボットと比較して安全性が向上し、導入が簡素化されます。協働ロボットは、従来の産業用ロボットとは異なり、完全な再構築を必要とせずに、既存の生産ラインにシームレスに統合できます。故障が発生した場合、協働ロボットは現場ですぐに別のユニットに交換できるため、導入とデバッグのコストを最小限に抑えることができます。さらに、協働ロボットを自律移動ロボット（AMR）と組み合わせることで、アプリケーションの境界を拡大し、1か所に固定されるという制限を克服できます。
協働ロボットの出現により、従来の産業環境における人間とロボットのコラボレーションの障壁がなくなり、製造業の自動化ニーズを効果的に満たしています。
協働ロボット市場のプレーヤーが増えるにつれて、業界は無秩序から秩序へと移行し、新しい開発段階に入りました。
ファシェ・リー氏によると、協働ロボットは産業用ロボットの開発と比較してまだ上昇段階にあります。彼は、協働ロボットはまだ大規模な実装の段階に達していないと考えています。
協働ロボットの開発を加速するために、ファシェ・リー氏は価格とシナリオの2つの側面に焦点を当てることを提案しています。協働ロボットの現在の価格は比較的低いですが、将来の製品はさまざまなシナリオに応じて差別化され、価格が変化する可能性があります。価格の下落傾向は、新しいシナリオの出現を拡大または刺激する可能性があります。さらに、協働ロボットの知能化が進むと、協働ロボットを使用できるシナリオの範囲がさらに広がり、産業現場だけでなく、商業、新しい民間、家庭の領域にも広がります。
GGIIによると、中国における協働ロボットの販売台数は2026年までに10万台を超え、市場規模は100億元を超えると予想されている。
GGIIは、技術の進歩と製品価格の低下により、協働ロボットの受け入れが増加し、より多くのメーカーが量産アプリケーションを実現し、市場競争が激化すると予測している。
ファシェ・リー氏は、協働ロボット市場の焦点は製品の提供からシナリオの探索に移っており、競争が後半に入ったことを示していると強調している。
今後、Siasun Roboticsは、シナリオをさらに深く掘り下げ、製品を改良してシナリオ要件との互換性を高めることで、競争力を高めることを目指している。また、国際展開の機会を捉え、海外市場の開拓を加速させる計画だ。Siasunはすでにヨーロッパと東南アジアに子会社を設立している。
ファシェ・リー氏は、Siasunは海外での販売を目指すだけでなく、現地のパートナーと協力してローカリゼーションとグローバル化にも努めていると述べた。このアプローチにより、海外の顧客のニーズにより適切に対応し、Siasunの海外市場の促進を加速することができます。