电机技术带来的从未有过的把持力 - 电动机械手

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史无前例的电动机械手的开发,解决各种行业和产业领域的人员短缺

"也许我们的动作控制技术,也能为解决社会课题做出贡献"。所有出席ASPINA的AL业务部门(Automating Life&Work Business Unit)产品开发会议的成员都有这种感觉。

社会课题是"解决少子老龄化造成的人员短缺",全世界都在关注的是,在解决该课题的时候,除了一般的工业用机器人之外,还可以活用与人类一起工作的"协作机器人"。国际机器人联盟(IFR:International Federation of Robotics)2019年版年度报告也显示,2018年协作机器人出货量将同比增长23%,接近1万4000台,全球协作机器人需求有望增长。

协作机器人想要补充不足的劳动力,还需要进行以往只有人类才能完成的工作,但抓住不同大小、形状、硬度的目标物体的工作一直是个难题。为了解决这一问题,需要一种能够适应各种目标物体的机械手。

另外一方面,在流水线工作中每次都能抓取规定形状零件的机械手,已经活跃在制造工厂等场所。如果是用于大量生产的工序中的机器人,这样机械手就已经足够了吧。但是,制造方式已经多样化,正在向在一条生产线上制造不同种类的多品种少量生产过渡。此外,如果在制造业以外的领域也不断推进机器人化,那么用一个机器人就能抓取所有东西的机械手的需求将会扩大。

其中,我们的AL业务部门RT开发科科长佐佐木回顾了决定挑战"抓取万物的电动机械手"这一史无前例的产品开发的经过,他说:"我们认为在开发能够抓取多种物体的机械手时,可以利用我们作为马达制造商积累至今的经验和技术"。

可进行整体式设计的马达制造商不断拓展出的、机器人的可能性

在考虑到"抓取所有物体"这一必要条件时,我们认为需要能够对应不同大小的目标物体的大行程、即使是圆形的目标物体也能轻易抓住的三爪形状,并且为了从各个方向都能轻易抓住目标物体还需要使夹爪旋转的构造。

但是,将实际抓取物体的机械手部分和移动机械手的马达分别设计,并在以后进行合体的方式,无法开发出小型且满足这些要求的机械手。"ASPINA提供了整体式设计,包括手、马达和控制单元,从而节省了额外的结构和空间,并实现了更小的尺寸"。AL业务部门的副业务部门主管永井表现出了应对挑战,充分发挥ASPINA独有的制造能力的冲劲。

此外,ASPINA还进行了从马达到控制单元的所有结构设计,从而也可以为机械手本身加载新的附加价值。于是,ASPINA在机械手上附加的就是"中空结构"。中空结构是指贯通电动机械手的后部至前部的孔这一结构。

设有从后部贯通到前部的贯通孔的"中空结构"

通过使机械手成为中空结构,可以在抓取目标物体的状态下组合追加工作,从而扩大自动化的范围。例如,通过一个孔安装一个摄像头,可以实时查看机械手实际抓取东西的情况。还可以读取目标物体的QR码,瞬间选择处理方法等使用方法也成为可能。除此之外,还可以考虑用吹气附件吹掉污垢、与吸附垫组合来更牢固地抓取目标物体等使用方法。

能够迅速满足用户需求的开发体制

就这样,"拥有中空结构、万物皆可抓取的轻巧小型电动机械手"的开发理念确立了。然而,真正进行设计时却遇到了巨大的障碍。这个障碍,就是在追求轻量小型时,将马达的旋转轴与夹爪连结的装置的实现方法。

对于该装置的开发,自家公司从头开始开发会耗费大量的成本和时间,无法根据客户的预算和市场需求进行高效、及时的产品开发。开发团队找到的答案是,与已经拥有高精度立体凸轮结构专利的企业"合作",开发新的立体凸轮装置。

实际进行新的立体凸轮装置开发合作的企业,其实已经和ASPINA内的另一个部门合作。在与该部门负责人的平时互动中,得到了对方企业有高精度凸轮创意的信息,并决定与AL业务部门"合作"。因此,ASPINA的产品开发中,也会从与该产品直接相关的部门以外的员工那里获取信息和意见。

从平日开始收集情报,收集情报时不局限于职务和部门这一文化,在策划新产品的时候,以及产品的改善上都发挥了作用。"在ASPINA,针对每个要开发的产品,会召集每个部门的成员,并进行市场调查,以确定新产品的规格。为了收集信息,平常在公司内部进行设计和生产技术相关工作的工程师也会积极外出参加展会、研讨会等。由此,工程师可以直接了解客户面临的技术挑战和改进用户体验的要点",佐佐木说道。

在机器人展会上,工程师还直接从因目标物体的小、软等问题碰壁而无法实现自动化发展的产业领域的参观者那里问出了技术难题。比如,现在的电动机械手就采纳了展会上负责人听到的"为了抓各种东西,能交换夹爪就好了"的意见。今后,为了进一步拓宽电动机械手的活用范围,还计划开发夹爪数量不同的产品。

永井也表示:"就这样,我们在与客户直接对话的过程中汲取市场的需求,同时推进产品的开发。我想相比于其他厂商,我们的工程师更频繁地前往客户处,也有更多机会参与磋商和洽谈",他谈到了ASPINA所具有的市场调研和产品开发体制的优势。

为了尽快将客户真正需要的产品推向市场,ASPINA还会引入其他公司的技术来推动产品的开发。

充实产品阵容,挑战"抓取万物"

如果电动机械手能够抓取所有的东西,会带来什么样的好处呢?例如,机器人制造商在开发机器人时,每个顾客要抓取的目标物体都不一样,所以机械手也会根据案件专门设计。如果没有了这道工序,就能控制机器人的价格,缩短交货期吧。此外,对于使用机器人的用户来说,也不必每次工作过程中在更换物体时更换机械手,从而简化了工作流程并降低了使用工具转换器的成本。

ASPINA今后将推进电动机械手的进一步轻量紧凑化,同时还将探讨增加双爪规格等产品阵容、根据用途更换夹爪的功能等。另外,目前可以抓取目标物体的重量最大为数百克,如果通过提高电动机械手使用的马达功率使1公斤至2公斤不等的物体的抓取成为可能,对ASPINA机械手的需求将进一步扩大。我们认为,在尚未实现自动化发展的食品、医疗品、化妆品等产业领域,电动机械手也有望开拓新的市场。

今后,我们将继续采用全公司团结一致的产品开发体制,调查动作控制技术能够发挥作用的领域,利用积累的马达技术,提供符合客户需求的定制产品。

新推出的电动机械手ARH305A详情请见以下链接。