産業用ロボットの基本構成

ロボットはアーキテクチャの観点から3つの部分と6つのシステムに分けることができます。そのうちの3つの部分は、メカニカル部分（さまざまな動作を実現するために使用されます）、センシング部分（内部および外部の情報を認識するために使用されます）、制御部分（ロボットを制御してさまざまなアクションを実行します)。6つのシステムとは、人間とコンピュータの相互作用システム、制御システム、駆動システム、機械機構システム、感覚システム、ロボットと環境の相互作用システムです。

(1) 駆動方式

ロボットを走行させるためには、関節ごと、つまり運動の自由度ごとに伝達装置、すなわち駆動系を設ける必要があります。駆動方式としては、油圧伝動、空圧伝動、電動伝動、あるいはそれらを組み合わせた総合システムが考えられます。直接駆動の場合もあれば、同期ベルト、チェーン、輪列、ハーモニックギアなどの機械伝達機構を介した間接駆動の場合もあります。空気圧および油圧ドライブには限界があるため、特別な場合を除いて、それらはもはや主要な役割を果たしません。電動サーボモーターと制御技術の発展により、産業用ロボットは主にサーボモーターで駆動されるようになりました。
(2) 機械構造系

産業用ロボットの機械構造システムは、ベース、アーム、エンドエフェクターの 3 つの部分で構成されます。各部品には複数の自由度があり、多自由度の機械システムを形成します。ベースに歩行機構があれば歩行ロボットが形成されます。ベースに歩行と腰の回転機構がない場合は、単一のロボット アームが形成されます。腕は一般に上腕、下腕、手首から構成されます。エンドエフェクターは手首に直接装着される重要なパーツです。これは、2 本指または複数指のグリッパー、またはペイント スプレー ガン、溶接ツール、その他の操作ツールです。

(3) 感覚系

感覚システムは、内部および外部の環境状態に関する有意義な情報を取得するための内部センサー モジュールと外部センサー モジュールで構成されます。スマートセンサーを使用すると、ロボットの可動性、適応性、知能のレベルが向上します。人間の感覚系は、外界の情報を認識するのに非常に器用です。ただし、一部の特殊な情報については、人間の感覚システムよりもセンサーの方が有効です。

(4) ロボット環境インタラクションシステム

ロボット環境インタラクションシステムは、産業用ロボットと外部環境の機器との相互接続・連携を実現するシステムです。産業用ロボットと外部機器を、加工・製造ユニット、溶接ユニット、組立ユニットなどの機能単位に統合します。もちろん、複数のロボット、複数の工作機械や装置、複数の部品保管装置などを統合することもできます。複雑なタスクを実行するために 1 つの機能単位にまとめられます。

(5) ヒューマンコンピュータインタラクションシステム

ヒューマンコンピュータインタラクションシステムとは、オペレータがロボットの制御に参加し、ロボットと通信するための装置です。たとえば、コンピュータの標準端末、指令コンソール、情報表示板、危険信号警報器などです。システムは、指示装置と情報表示装置の 2 つに分類できます。

(6)制御システム

制御システムの役割は、ロボットの動作指示プログラムとセンサーからフィードバックされた信号に従って、ロボットのアクチュエーターを制御して、所定の動作と機能を実行することです。産業用ロボットが情報フィードバック特性を持たない場合、それは開ループ制御システムです。情報フィードバック特性を備えている場合、それは閉ループ制御システムです。制御原理によれば、制御システムはプログラム制御システム、適応制御システム、人工知能制御システムに分けることができます。制御動作の形式に応じて、制御システムは点制御と軌道制御に分類できます。