産業用マテリアルハンドリング向け自律移動ロボット AMR SLAM ナビゲーション 自走搬送ロボット

コアテクノロジーの原則 

YHシリーズハンドリングロボットの動作は、以下の4つの主要コンポーネントの協調動作に基づいています。 

1. 環境認識とポジショニング

レーザーレーダー、視覚センサー、超音波センサーなどを含むマルチセンサー融合技術を活用する。

レーザーSLAMナビゲーションは、±10mmの測位誤差を実現でき、事前に設定されたビーコンなしで自律的にマッピングとナビゲーションを行うことができます。

- ビジュアルSLAMナビゲーションは、カメラを使用して環境の特徴を識別するため、比較的低コストであり、安定した照明環境に適しています。 

2. モーションコントロールシステム

- 軽量シナリオ（≤500kg）：差動駆動またはマクナミーホイールを使用し、前進、横方向移動、回転などの柔軟な動きをサポートし、狭い通路での作業に適しています。

- 重量物運搬シナリオ（1トン以上）：ステアリングホイール駆動とフォークリフト機構を利用し、最大5トン以上の積載能力を持つ。

狭い通路でも操作可能。 

3. 自律的な経路計画

- 最適な輸送ルートをリアルタイムで計算し、応答時間は500ms未満です。

複数のロボットがクラスター内で動作している場合、システムは混雑を回避するために経路を自動的に最適化します。

動的な障害物に遭遇した場合、単に停止するのではなく、迂回するか待機するかを自律的に判断することができる。 

4. マルチセンサー融合による障害物回避

- 16ラインレーザーレーダー（水平視野角270°）、地上距離検出装置（0.1～3m）、および衝突センサー（作動圧力閾値0.5N）を搭載。

軌道補正機構により、底部カメラは地面の特徴を捉え、リアルタイムで位置校正を行います。

産業用ロボットの構成

1. 機械本体

これらはロボットの「骨格」と「筋肉」にあたる部分であり、直接動作を行う部分である。

1.1 構造: 通常、ベース、大アーム、小アーム、手首、エンドフランジで構成されます。

1.2 関節と自由度：複数の関節（回転または移動）で接続され、さまざまな自由度（DOF）を提供します。6軸産業用ロボットは6つの自由度を持ち、人間の腕の柔軟性をシミュレートします。

1.3 エンドエフェクタ：手首の先端に取り付けられ、操作対象物と直接接触するツール。グリッパー（空気圧式／電動式）、吸盤、溶接ガン、スプレーガン、研削ヘッド、レーザー切断ヘッドなど。

2. 駆動システム

これは産業用ロボットの「動力源」であり、様々な関節の動きに必要なエネルギーを供給する役割を担っています。

2.1 サーボモーター：最も一般的に使用され、高精度かつ高応答性の位置および速度制御を実現します。

2.2 油圧/空気圧装置：重荷重（油圧）または単純なクランプ（空気圧）のシナリオで使用されますが、高精度多軸ロボットではあまり一般的ではありません。

2.3 減速機：モーターとジョイントを接続し、速度を落とし、トルクを増大させ、位置決め精度を向上させます。

主要構成部品：RV減速機（重荷重ジョイントによく使用される）とハーモニック減速機（軽荷重ジョイントまたは手首ジョイントによく使用される）。

3. 制御システム

これはロボットの「頭脳」にあたる部分で、情報を処理し、経路を計画し、指示を出す役割を担っています。

3.1 コントローラハードウェア：CPU、メモリ、およびインターフェース回路を内蔵した産業用コンピュータまたは専用の制御盤。

3.2 制御ソフトウェア／アルゴリズム：

3.2.1 動作制御：逆運動学を解き、滑らかさと精度を確保するために関節の動きの軌道を計画します。

3.2.2 ロジック制御：入力信号と出力信号（I/O）を処理し、他のデバイス（コンベアベルト、センサーなど）との連携を調整します。

3.2.3 ヒューマンマシンインターフェース（HMI）：オペレーターがロボットのプログラミング、デバッグ、および状態の監視を行うためのティーチペンダント。

4. 知覚システム

これはロボットの「五感」であり、内部の状態や外部環境の情報を取得するために用いられ、知能を実現するための鍵となる。

4.1 内部センサー:

4.1.2 エンコーダ：モータの角度と速度を検出して、閉ループ制御を実現します。

4.1.3 トルクセンサー：関節力を検出し、衝突検出または力制御研削に使用されます。

4.2 外部センサー：

4.2.1 ビジョンシステム：産業用カメラ、3Dスキャナ、位置決め、識別、品質検査用。

4.2.2 力覚/触覚センサー：精密な組み立てや一定力での研削のために端部に取り付けられます。

4.2.3 安全センサー：Lidar、安全ライトカーテンは、周囲の人員を監視し、安全なシャットダウンを確保するために使用されます。

5. 支援システム

主要な可動部品ではないが、動作には不可欠である。

5.1 電源システム：電源ユニット、電圧レギュレータ。

5.2 空気回路システム：空気圧グリッパーまたはバランスシリンダーに圧縮空気を供給します。

5.3 冷却システム：モーターと制御盤の過熱を防ぐためのファンまたは水冷装置。

5.4 安全柵と緊急停止ボタン：安全基準を満たす物理的な保護。

産業用ロボットは、現在ではほぼすべての製造業に浸透している。その核心は、反復的で危険な、そして高精度な作業を人間に代行させることにある。 

1. 最も主流なアプリケーション

1.1 取り扱い、積み込み、積み下ろし

1.1.1 工作機械、射出成形機、プレス機用の自動材料ピックアップおよび配置

1.1.2 倉庫および生産ラインにおける資材の移送

1.2 溶接

1.2.1 車体のスポット溶接およびアーク溶接

1.2.2 鋼構造物、建設機械、およびパイプの溶接

1.3 組み立て

1.3.1 ねじ締め、ベアリング取り付け、部品組立

1.3.2 3C電子機器、家電製品、自動車部品の組み立て

1.4 研削、研磨、バリ取り

1.4.1 ハードウェア、浴室設備、ダイカスト部品、アルミニウム合金部品の加工

1.4.2 手作業を代替し、粉塵による害を軽減する

1.5 スプレー塗装

1.5.1 車、家電製品、家具の塗装

1.5.2 防爆性、均一性、塗料節約

1.6 パレット積み、梱包

1.6.1 カートン、袋、樽の自動積み重ね

1.6.2 食品、飲料、化学薬品、物流で一般的に使用される

1.7 検査、選別

1.7.1 ビジョンロボット：外観検査、寸法測定、不良品の選別

1.7.2 電子機器、食品、医薬品業界で広く使用されている

1.8 切断、加工

1.8.1 レーザー切断、ウォータージェット切断、ゲートのトリミング、穴あけ

1.8.2 自動車、板金、ゴムおよびプラスチック加工

2. 主な応用産業

2.1 自動車製造業（最大のユーザー）：スポット溶接、アーク溶接、組立、塗装

2.2 3C電子機器、携帯電話、コンピュータ：組み立て、検査、接着剤塗布

2.3 建設機械、掘削機、クレーン：溶接、研削

2.4 ハードウェアおよび家電製品、エアコン、冷蔵庫、台所用品：溶接、組み立て

2.5 食品および医薬品：仕分け、梱包、パレット積み

2.6 物流と倉庫管理：パレットの解体、積み込みと積み下ろし

2.7 鉄道輸送、船舶、鉄骨構造物：溶接、切断

3．ロボットを使用するメリット

3.1 安定した品質と高い一貫性

3.2 24時間ノンストップ運転、高効率

3.3 作業中の負傷や職業病、溶接ヒューム、研削粉塵、高温を軽減する

3.4 人件費が低く、大量生産に適している。

効率向上

24時間連続稼働が可能で、疲労による制限もありません。ロボット1台で2～3人の作業員を代替できます。

あるeコマース倉庫を導入した後、1日の注文処理量が5万件から12万件に増加し、効率が140%向上した。

工場内における車両のステーション間移動時間が15分から5分に短縮され、生産ラインのサイクルタイムが67%向上した。 

コスト削減

中規模倉庫（ロボット5台導入）では、年間40万元以上の人件費を削減できます。設備投資は通常1～2年で回収可能です。

エネルギー消費量は従来のフォークリフトのわずか30%です。自動充電に対応しており、1時間の充電で4時間稼働できます。 

安全性と正確性

マルチセンサー障害物回避システムは、応答時間が100ms以下です。障害物に遭遇した場合、0.3秒以内に制動を完了できます。

工業用倉庫に適用したところ、荷役安全事故の発生件数が0に減少した。

手作業による仕分け作業では、商品の仕分けミス率が0.1%から0.01%に低下し、商品の破損率も2%から0.2%未満に減少しました。

新型Renアルミ箔ロボット母子車両の材料位置決め精度は、誤差5mm以内に制御されています。 

柔軟性と知性

ロボットはローカルエリアネットワークを通じて自己組織化ネットワークを形成し、経路計画やタスク割り当てを自律的に交渉することができる。

- このシステムはシームレスに統合され、「倉庫保管 - 取り扱い - 仕分け - 出荷」の全工程の自動化を実現します。

・ある製造企業で導入された後、生産ラインにおける資材トレーサビリティの効率が80%向上した。