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 トヨタ自動車が、ばら積みピッキングロボットの活用を進めている。これまで課題だった投資対効果にめどが付いた。先行的に堤工場の量産ラインに適用しており、将来全社に展開するための「理想形」を2021年上期中に確立する。製造業に大きな影響を持つ同社が採用したことで、ばら積みピッキングロボットの普及も加速しそうだ。

 ばら積みピッキングロボットは、箱の中に乱雑に積まれたワーク(運搬対象)を把持・運搬するロボット。トヨタ自動車は、川崎重工業のばら積みピッキングロボットを採用した。堤工場では、自動車のシャシー(車台)に溶接する小物部品の整列に使っている。具体的には、箱にばら積みの状態で納品された部品の位置や姿勢を認識し、台上に並べる。そして、別のロボットがシャシーに運ぶ。従来は、人が箱から部品を取り出して治具に置き、ロボットが治具からシャシーに運んでいた。ばら積みピッキングロボットの活用によって、人の作業や部品に合わせた治具の製作が不要になる。

トヨタ自動車が採用した川崎重工業のばら積みピッキングロボット。川崎重工業の拠点で稼働させている様子。(出所:川崎重工業)

 一般的な産業用ロボットと異なり、ばら積みピッキングロボットにはワークや周辺環境を認識する“目”と、最適な軌道を計算する“頭脳”が必要であり、実現の難度は高い。近年、無人化/省人化などの需要を見込んで多くのロボットメーカーやAI(人工知能)スタートアップが開発に力を注いでいる。しかし、自動車のような大量生産用途では位置決め精度やタクトタイムといった要求が厳しく、広く普及するに至っていなかった。

 トヨタ自動車は、川崎重工業のばら積みピッキングロボットを採用した上で既存の工程をロボットに合わせて変更すれば、投資に見合ったコスト削減効果を得られると判断。量産ラインの要件も満たせることから、本格的な活用に踏み切った。

目と頭脳が評価された

 トヨタ自動車はなぜ川崎重工業のばら積みピッキングロボットを選んだのか。同社精密機械・ロボットカンパニー ロボットディビジョン商品企画総括部総括部長 兼 DX推進部部長の長谷川省吾氏によれば、目と頭脳が高く評価されたという。

 前述の通り、ばら積みピッキングではワークの位置や姿勢が一様ではないので、それらを自動で認識して最適な軌道を都度計算する必要がある。最適な軌道とは、単なる最短コースではなく、ロボットの特異点(制御不能に陥る姿勢)を回避したり他のワークや箱などとの干渉(衝突)を防いだりしつつ、最速で目的地に到達できるような経路を意味する。

 ばら積みピッキングロボットは、一般的な産業用ロボットをベースに構築する。ただし、一般的な産業用ロボットに、ワークの位置や姿勢を自動で認識したり最適な軌道をリアルタイムで計算したりする機能はない。そもそも産業用ロボットは同じ動作を繰り返す運用が前提になっており、軌道や動作プログラムは事前の教示(ティーチング)で作り込むものである。繰り返しは得意だが、いわゆる“アドリブ”は利かない。だからこそ、即興性が求められるばら積みピッキングロボットでは、目と頭脳が重要な役割を担っている。

 そこで川崎重工業は、ばら積みピッキングロボットの目および頭脳として、スロバキアのスタートアップであるPhotoneo(フォトネオ)の「Bin Picking Studio」を採用した。目に相当する3次元(3D)スキャナー、頭脳となるコントローラー、設定やシミュレーションなどを実行するソフトウエアから成る。川崎重工業は、自社の6軸垂直多関節ロボット「RS」シリーズと組み合わせて、ばら積みピッキングロボットを構築している。