豆蔵と東京農工大学、産業用ロボットアームの開発期間を短縮する設計手法を実用化

株式会社豆蔵ホールディングスの事業会社である株式会社豆蔵は、国立大学法人東京農工大学との共同研究により産業用ロボットアームの開発期間を短縮するための設計手法の実用化にいたった。

一般的に産業用ロボットアームの新規開発では、既存のロボット開発の経験に基づいて実機ベースで試作・検証を繰り返すため、通常完成までに数年の期間を要す。これに対し、同共同研究では、豆蔵の強みであるソフトウエア技術、モデルベース開発プロセスと、東京農工大学工学研究院先端機械システム部門遠山茂樹教授のロボット工学の知識を融合し、短期間で競争力のある産業用ロボットを市場に出すための設計手法の構築を目指してきた。

同共同研究で構築する設計手法では、実機の代わりにコンピュータ上にロボットアームのモデル(CADモデルおよびシミュレーションモデル)を作成。この際、物性や部品特性など、精密なデータを用いてモデリングする。次に、同じくコンピュータ上でそのモデルの動的解析、静的解析、構造解析を行い、解析結果をモデルにフィードバックする。これを繰り返すことで設計の最適化を行う。これによって得られた設計結果から実機試作を行う。

製作された実機に対してシミュレーションと同様の性能評価を行って性能(出力トルク、最高速度、先端の位置精度など)の差異を抽出し、その結果をシミュレーションモデルにフィードバックしてシミュレーションの精度を高めるという。

同共同研究で構築した設計手法をメーカーに提案し、大型(165kg可搬)、中型(20kg可搬)の6軸産業用ロボットアームの実機試作および実機検証を行った。その結果、コンピュータ上でのシミュレーション値と実機での実測値がほぼ一致した結果を得ることができた。これにより、コンピュータ上でロボットアームの性能を評価することが可能であることが確認できたという。

コンピュータ上で設計の最適化を行ったことで、初号機で量産機に近い性能を達成することができ、同設計手法の有効性が実証できた。これにより、開発期間を大幅に短縮する産業用ロボットアームの設計手法の実用化にいたった。

また、同共同研究では同設計手法をロボットアームの開発プロセスとして定義。これまで、各メーカーで暗黙知になっていた開発プロセスを形式知化することで、新規参入メーカーでも短期間で競争力のある産業用ロボットアームの開発が行えるようになる。また、同設計手法は産業用ロボットだけでなく、幅広い分野のロボットアームにも適用できるよう、今後、適用範囲の拡大を検討しているという。