2025.04.09
物流や製造、食品業界においてロボットハンドは、「モノをつかむ」ことで作業を効率化し、現場で働く人々の助けになっています。
本記事では、さまざまな業界で活躍するロボットハンドの種類や仕組みをはじめ、導入によるメリット、具体的な活用事例を詳しく解説します。
さらに、ブリヂストンソフトロボティクスベンチャーズが工場自動化へのソリューションとして提案する、ゴム人工筋肉を備えたソフトロボットハンド「TETOTE」についても動画つきでご紹介します。
ブリヂストンソフトロボティクスベンチャーズでは強さと柔らかさを兼ね備えたゴム人工筋肉「ラバーアクチュエーター」によって、ヒトの手のように多様なものを器用に掴むソフトロボットハンド「TETOTE」を開発しました。
「柔らかなモノをそっとつかむ」「複数のモノを持つ」「多種多様なモノをつかむ」を可能にしたことで、「つかめない」が原因で進まなかったピースピッキングの自動化を実現します。
ピースピッキングでお悩みの方は、ぜひお気軽にご相談ください。
ロボットハンドとは、ロボットアームなどの産業用ロボットの先端に取り付けられ、人間の手の代わりにワークをつかむ部品です。
ロボットハンドは扱うワークに合わせて指の本数や指のジョイント数が設計され、人間の手のような繊細なハンドリングを可能にします。さらに、指をもたず吸着によりワークをつかむ吸着型のロボットハンド、柔軟なゴム素材の指を持ち、異なるサイズや形のワークのハンドリングが可能なラバーアクチュエーター型のロボットハンドがあります。
このように、対象に合わせた最適な把持方法を有するロボットハンドは、部品の組み立てや組み付け、製品のパレタイジングといった役割を担い、物流業や製造業を支えています。
「つかむ」動作に特化したロボットハンドはさまざまな現場で、異なる用途や環境に対応した設計がされ、作業者のパートナーとして活躍しています。
ここでは、代表的な3つのロボットハンドの種類とその特徴について解説します。
把持型ロボットハンドは、人間の手のように指を使ってワークをつかむロボットハンドです。
把持型ロボットハンドは関節のある複数の指を持ち、人間の手がモノをつかむ際の柔軟な動きを再現できます。小さなワークや狭い場所では2本指、大きなワークや把持力の必要なワークには3本以上の多指ハンドを使用するなど、ワークに応じた対応力があるのが特徴です。
駆動方式は電動式と空気圧式の2種類があり、扱うワークの重さやサイズの豊富さにより選定されます。
吸着型ロボットハンドは、真空パッドや磁力によりワークを吸着させ、持ち上げるタイプのロボットハンドです。
把持型ロボットハンドとは異なり、ワークの把持に指を動かす必要がないため、ワークの持ち上げ降ろしを高速で行うことができるのが特徴です。
真空型ロボットハンドは濡れや穴のないワークであれば材質を問わずハンドリングが可能で、磁力型は磁性体であればハンドリングが可能なため利用範囲が広いという特徴もあります。
ラバーアクチュエーター型ロボットハンドは、指の部分にゴム人工筋肉を用いることで、人間の手のように柔軟なハンドリングを可能にしたロボットハンドです。
一般的にソフトロボットハンドとも呼ばれ、異なる形状やサイズのワークであっても器用に対応できるうえに、壊れやすいワークやデリケートな商品を傷つけずに扱うのも得意としています。
そのため、ラバーアクチュエーター型ロボットハンドは、食品分野や医療用品の取り扱いなど、繊細なワークを扱う作業にも適しています。
ロボットハンドはどのようにしてモノをつかんでいるのでしょうか？その仕組みを知るために、ロボットハンドを構成する指・関節・掌という3つの機構について、それぞれ紹介します。
ロボットハンドの指は、人間の手のようにワークをつかむための主要な部品です。指の関節にゴムやウレタンなどを用いて、人間の指の動きを再現した把持を可能としています。
基部のギアやモーターにより指先に駆動力を伝達し、関節を曲げることでロボットハンドがワークに合わせた形となり、先端部のクローや指先に施された加工によりグリップ力を発揮しワークをしっかりとつかみます。
また、指先の内部にセンサーやモニターを内蔵して、指の曲がる角度や回転速度の正確な制御を可能にしたものもあります。
関節は指の動きを支え、ロボットハンドが高度な動作をするために重要な機構です。
複数のジョイントを連結させることで、さまざまな方向に自由に動かせる多関節機構を持ち、関節内部にモーターやギアなどの動力伝達機構を内蔵しています。また、関節の曲げ角度や回転角度を検出するセンサーを持ち、これによりロボットハンドは高精度な動きに対応できます。
アルミニウム合金製の関節機構により、軽量でコンパクトなロボットハンドも登場しています。
ロボットハンドの掌はパーム、グリップパッド、フィンガーアレイ、ワイヤーから構成されています。各構成について解説します。
パームは指を支えるための部品であり、人間で言うところの手のひら返しにあたる部分といえます。アルミニウムなど強度の高い素材が使用されることが多いです。
グリップパッドはパームの表面に取り付けられ、ワークの把持を安定させます。摩耗しやすい部品であるため、摩耗耐性の高いシリコンが用いられることがほとんどです。
フィンガーアレイは指を固定し握力を調整する機能をもつ部品です。指先の圧力センサーからの情報をもとに指の力を制御する機能を持つものもあります。
基部からの動力は拳の中を通っているワイヤーによって指先に伝達されます。ワイヤーも多様な動きに耐えられるよう、柔軟性がありつつも強度も兼ね備えた素材が選ばれます。
ロボットハンドの導入は、「モノをつかむ」という動作を自動化することで製造や物流の分野でさまざまなメリットをもたらしてくれます。
ロボットハンド導入による具体的なメリットを解説します。
労働力の不足は、多くの業界で深刻な問題となっています。特に、製造業界や物流業界では、増加する需要に対応する人手の確保が難しいという問題もあり、ロボットハンドによる安定した労働力の確保が期待されています。
また、稼働時間の調節により、通常時やピーク時といった需要変動へも対応可能な点も重要なポイントです。
人間による作業において避けては通れないのがヒューマンエラーです。プログラムによる動作を繰り返し行うことに長けたロボットハンドは、ヒューマンエラーによる問題を削減します。
ヒューマンエラーによる製品不良率を低下させることは作業効率の向上のみならず、顧客満足度の向上にもつながり、ビジネス面でのメリットも大きくなります。
ロボットハンドによる正確なピッキングは、人間による手作業に比べて、作業速度や品質にムラがなく作業の生産性を向上させます。
また、複数のロボットを組み合わせて異なる作業を自動化したり、他工程との連携を行ったりすることで全体の作業効率が上がり、生産性向上にも大きく貢献するでしょう。
危険な作業環境や重い荷物を取り扱う作業など、人間にとって危険な作業をロボットハンドに行わせることで、労働環境の安全性を向上させられます。
労働安全性の確保は、作業現場において最も優先すべき事項ながら作業効率化との両立が難しい傾向があるため、ロボットハンドによりこの問題の解決が期待されます。
ロボットハンドの導入には、ロボット本体の機器費をはじめとする初期投資が必要になるものの、長期的にはコスト削減が期待できます。
従来多くの作業者で行っていたピッキング作業の自動化による人件費の削減に加え、作業者のトレーニングや人員配置に割いていた時間を作業時間に当てることができ、結果的に全体的なコスト削減につながります。
あらゆるモノをつかむロボットハンドはさまざまな業界で活躍しています。
各業界での活躍シーンと、その業界ならではの課題を紹介します。
慢性的な人手不足に悩む物流業界においては、高まり続ける需要に応えるべくピッキングや仕分けといった単純作業へのロボットハンドの活用が進んでいます。
ロボットハンドによる素早く正確なピッキング作業は、従来ヒトの手で行っていた作業を大幅に効率化し、人手不足解消のソリューションとして注目されています。
一方で、ピースピッキングで扱う商品は日々多様化しています。形状やサイズ、重さの異なる製品や傷つきやすい製品の取扱い、複数の商品を一気に掴む作業といったケースなど、未だロボットハンドの苦手とする作業は存在していて、これらの解決が課題です。
製造業界では、自動車の生産ラインの組み立て工程などにロボットハンドが活用されています。
生産ラインのコンベアを流れる車体に、エンジンやフロントガラスなど大型で重量のある部品を取り付ける際にロボットハンドのパワーと精密さが活躍します。
その一方で、生産ラインごとに扱うワークが異なるケースが多く、ロボットハンドもそれらのワークに対応すべく生産ラインごとの専用設計となってしまい、導入コストが高額になりやすいという課題もあります。
食品業界では食品の自動仕分けラインにて、ロボットハンドが製品をピッキングして箱詰めや包装前の整列を行うことが多くあります。
流れてくる商品を正確に素早くピッキングして整列させる作業はまさにロボットハンドが得意とするところです。また、製品出荷前の荷積み作業でも、重い段ボールや袋を運搬し積み上げるなど、人間の苦手とする作業にロボットハンドが活用されています。
一方、やわらかい食品を壊さないように取り扱うのが苦手であったり、不定形な食品を掴んだり、多品種少量生産する商品を1つのハンドで網羅的に扱うのが難しいといった、食品業界ならではの課題が残ります。
ここまで、「つかむ」機能に特化したロボットハンドの活用について見てきましたが、従来のロボットハンドにもまだ課題となる点がいくつかあります。そこで、これらの課題も克服すると期待されるロボットハンド「TETOTE」について次章から詳しく解説していきます。
産業界の中で増加するロボットハンドへのニーズの一つである、「いい感じ」にモノを掴みたいという需要に応えるべく、ブリヂストンソフトロボティクスベンチャーズが提供するのがラバーアクチュエーター型ロボットハンド「TETOTE」です。
「TETOTE」とは、ブリヂストンソフトロボティクスベンチャーズの開発したラバーアクチュエーター型ロボットハンドです。ゴムの扱いを長年に渡り極めてきたブリヂストンならではのゴム人工筋肉を採用した指は、日用品から工業製品、食品までつかめる汎用性を持ちながら、モノを傷つけない繊細なピッキングを実現します。
さまざまな業界での活躍が期待される「TETOTE」の活躍シーンを、その特徴とともに紹介します。
「TETOTE」は柔らかい指により、さまざまな形状・重さの商品を一度に複数つかむことができます。例えば、いくつかの不定形なパウチ状の製品を一気につかみとり、段ボールへと収納することも可能です。
また、異なる形状の商品のピッキングもパーツ組み換えなしで対応可能であるため、一台で複数の製品のピッキングに対応できます。さらに、段ボールへの箱詰めの際に他の商品や箱を傷つけない柔軟さを持ち合わせている点も大きなメリットです。
商品のピッキングから箱詰め、伝票や緩衝材の封入まで自動で行い、物流現場を効率化します。
複雑な形状、重さ、大きさの部品が大量にある製造業の現場でも、ロボットハンドの交換をすることなくモノを掴むことができるのが「TETOTE」の強みです。特に自動車製造のように、さまざまな製品を同じラインで生産する混流生産の現場では真価を発揮するでしょう。
また、柔軟性のある指はパーツを入れる箱を動かすなど工程外の作業も人間の手に代わって行えるうえに、万が一作業者にぶつかっても怪我をしにくいため、協働ロボットとして最適なパートナーとなります。
ヒトの手のような「器用さ」「柔軟さ」「やさしさ」を兼ね備えたラバーアクチュエーターである「TETOTE」は、食品業界で求められる「いい感じ」な掴み具合を実現します。
ブリヂストンソフトロボティクスベンチャーズが「FOOMA JAPAN 2023」で発表したコンセプトハンド「掌（たなごころ）」はさらに指先の柔らかさを追求したモデルで、ロボットハンドでは難しかった食品などの繊細なモノの把持を可能にします。
柔らかさや大きさ、位置や姿勢のばらつきが大きい食品であっても、「TETOTE」なら最適な力加減と持ち方により、ヒトの手で優しく扱うかのように崩すことなく取り扱えるようになるでしょう。
「TETOTE」に関するより詳細な情報はこちらから確認できます
さまざまな産業で活躍するロボットハンドですが、以下の点について検討しておくと導入後もスムーズに進むでしょう。
まず、導入の目的がブレないよう明確にしておきましょう。
ロボットハンドを導入する目的を明確にせずに検討を進めてしまうと、検討中に目的がブレてしまい導入すること自体がゴールとなってしまいがちです。その場合、検討するほどに機能が追加され予算が膨らみ、投資回収が難しくなってしまう可能性もあります。
そのため、少ない人数でも生産できる体制を整えるのか、人手に依存する工程をなくし自動化するのが目的なのか、重量物の搬送など危険の伴う作業を人が行わずに済むようにするのかなど、導入の目的を明確にすることが大切です。
単純作業を自動化したとしても、ロボットハンドの価格は機器費に加え付帯設備費用も加わるため高額であり、すぐに償却できるケースは少ないです。そのため設備投資の費用対効果は数年単位で考える必要があります。
重要なのは、人件費×導入年数>導入費用となるのにどれくらいの年数が必要かという視点で、費用面のメリットは長期的に働くというという点も見逃せません。また、オペレータートレーニング期間や欠員リスクを加味した人件費を考えると、ロボットハンドによる投資効果は大きいといえるでしょう。
ロボットハンドで操作するワークの位置やロボットの移動経路によっては、周辺の他設備やワークを入れる箱とロボットが干渉したり、無理な姿勢で止まってしまったりするケースがあります。そのため、ロボットハンドの動きが妨げられないように動作環境を整備することも大切です。
また、人間とロボットハンドが協働する場合、接触防止の安全柵の設置や作業動線の検討が必要となるケースもあります。
ただロボットハンドを導入しただけでは効率化が達成されることはなく、ロボットの配置や工程、前後工程とのワークや情報の受け渡し、タスク全体の流れなど、運用体制を確立して初めて作業は効率化されます。
また、ロボットハンドの定期的な保守点検、不具合への対処方法の準備や老朽化更新スケジュールなど、メーカーやSlerと連携した運用フォローも継続して行うのも、ロボットハンドの導入において大切なポイントです。
本記事では「モノをつかむ」ロボットハンドの種類や仕組み、さまざまな業界での活用シーンをご紹介しました。
指・関節・掌で構成されるロボットハンドは人間の手に代わってモノをつかむ機能に特化しており、特に製造業界や物流業界、食品業界で活躍しています。ただし、従来の把持型・吸着型ロボットハンドでは苦手とするワークもあります。
ブリヂストンソフトロボティクスベンチャーズの開発したラバーアクチュエーター型ロボットハンド「TETOTE」は、柔軟でやわらかい「ヒトの手」のような対応力と自動化のニーズに応える新たなパートナーです。
「柔らかなモノをそっとつかむ」「複数のモノを持つ」「多種多様なモノをつかむ」を可能にしたことで、「つかめない」が原因で進まなかったピースピッキングの自動化を実現します。
ピースピッキングでお悩みの方は、ぜひお気軽にご相談ください。
