ヘビ型アームロボットが狭いスペースに舞う

ヘビのように鋭敏な動きのロボットは、どんな小さな隙間も隅から隅まで探索することができます。人間には手の届かない場所でも、ロボット なら難なく入り込んで問題を解決します。航空機の組み立てでも、原子力発電所や下水道の点検の場合でも、マクソンモータはヘビ型アームロボットの多関節 アームを正確に動かします。

まるでSF映画のワンシーンのように、ヘビ型アームロボットは狭い穴の中をくねくねと前進します。このロボットのタスクは、人間の到達不可能な場所の安全点検とビデオ撮影です。非常に狭くて危険な場所は、あらゆる分野のいたるところにあります。人間が入ることの困難な狭い空間やそこにある装置は、頻繁に点検する必要があります。英国ブリストルのOC Robotics社は、動物を見本としたヘビ型アームロボットを開発しました。社長のロブ・バッキンガム氏と技術主任のアンドリュー・グラハム氏は2001年に最初のプロトタイプを開発しました。現在にいたるまでヘビ型アームロボットの技術はさらに完成の域に近づけられています。1997年に設立された同社は、限られた空間や危険な環境に特化したヘビ型ロボットを製造しています。非常にスリムでフレキシブルなデザインのヘビ型アームロボットは、小さな隙間や柔らかい障害物にも臨機応変に対応します。

ヘビ型アームロボットは、航空機や宇宙船の組み立て、原子力分野、医療技術、セキュリティ分野などに活用されています。カスタマの要求に応じて、長さや直径をカスタマイズできます。標準サイズは直径40~150 mm、長さは1 m~3.25 mの範囲内ですが、要望があれば、長さ10 m、直径12.5 mmまでの仕様が可能です。アームの直径を大きくすればより重い物を持ち上げることができ、直径により機能は決定されます。

それぞれのアームは、使用分野に応じてカスタマイズして製造されます。さらにこのロボットの「頭部」には、さまざまなツールを装備することができます。OC Roboticsは目視検査のために適切な照明やカメラ、金属やコンクリートを切断するための特殊な工具やレーザーなどのツールも用意しています(動画参照)。用途に応じて、ヘビ型アームロボットは産業ロボットやクレーンといった可動設備や固定設備に取り付けることができます。

いつでもまっすぐ前進
ヘビ型アームは状況下における直接のサポートがなくても、あらゆる点検や保守作業を行うことが可能です。その際、ロボットは使用環境からの直接のサポートを必要とせず、外部から自由に操作することができます。ロボットの制御に使用されるのは専用のソフトウェアで、「直感に従う」という原則に則って動かすことができます。コマンドはヘビ型アームの先端にコントローラで送られ、その後各ジョイントはその軌道に追従します。障害物を避けるように命令すれば、スネークアーム全体が障害物を避けるのです。「この技術のおかげで、危険な環境の中での作業がはるかに容易になりましたが、それでもまだ人間の作業を完全に排除することはできません。」と、OC Robotics社代表取締役ロブ・バッキンガム氏は語ります。

しなやかな動きのためのブラシレスマクソン DCモータ
人間の腕の場合、腱が筋肉を関節と繋いでいますが、ヘビ型アームロボットにおいてはワイヤロープが腱のようにロボットの各関節に繋がっています。ヘビ型アーム内部の各ワイヤは、それぞれ1個のmaxonモータと繋がっています。ヘビのようなくねくねとした動きは、アームの各ジョイント部分にモータが機械的な動力を伝えることによって生まれます。バージョンに応じて最大50個のマクソンモータが内蔵されています。モータはアームの中ではなくロボット本体のアクチュエータパックに集約されています。これにより、モータと電子機器へのアクセスが容易で、制限された領域や危険な環境にモータが直接さらされないのが利点です。モータはまた、ヘビ型アームヘッドの各種ツールにも用いられています。 1~2個のマクソンモータが、カメラやグリッパーアームなどの動きを担います。

ドライブへの最大の課題は、コンパクトな設計でも十分な高出力を提供しなければならないことです。そこで、高度に複雑な用途には、ブラシレスマクソンDCモータEC-max 30 (60 W) とセラミックバージョンのプラネタリギアヘッドGP 32が使用されました。

ブラシレス設計により電子整流DCモータ(EC)は長時間でも安定して使用することができます。マクソンモータの心臓部となるコアレス巻線によって、コギングのないトルク、高効率、卓越した制御力といった、物理面でのメリットがもたらされました。ヘビ型アームロボットに使用されるモータには特別なカスタマイズが必要でした。特殊なケーブルと固定用の穴が必要で、マクソンモータプラネタリギアヘッドはアプリケーションのためにカスタマイズされ、また同様に、特別なハウジングがブレーキ用に開発されました。OC Robotics社にとって信頼性の高いモータ、きめの細かいカスタマサポート、高品質·小型高出力がマクソンモータを選択するための判断基準となりました。

 © maxon motor ag

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