協働ロボット

コボット、または協働ロボットはコンパニオンロボットとも呼ばれ、共有スペース内、または人間とロボットが近接している場所での人間とロボットの直接的な対話を目的としたロボットです。コボットの用途は、ロボットが人間との接触から隔離されていたり、人間がロボット技術ベストで保護されていたりする従来の産業用ロボットの用途とは対照的です。^{[1] [2]}コボットの安全性は、軽量の構造材料、丸みを帯びたエッジ、速度と力の固有の制限、または安全な動作を保証するセンサーとソフトウェアに依存している場合があります。^{[3] [4]}

ロボットメーカーと各国のロボット協会の世界的な業界団体である国際ロボット連盟（IFR）[5]は、自動化に使用される産業用ロボットと家庭用および業務用のサービスロボットという2つの主要なロボットグループを認識しています。サービスロボット^は人間と一緒に作業することを目的としているため、コボットと見なすことができます。産業用ロボットは従来、フェンスやその他の保護バリアの後ろで人間とは別に作業していましたが、コボットはその分離を取り除きます。

協働ロボットには、公共空間での情報提供ロボット（サービスロボットの一例）^[6] 、建物内で資材を輸送する物流ロボット^[7]、重い部品の移動や機械への供給や組み立て作業を手伝うなど、人間工学に適さない作業を自動化する産業用ロボットなど、さまざまな用途があります。

IFRは産業用ロボットと人間の労働者の協働を4つのレベルに定義している。^[8]

• 共存: 人間とロボットは、柵なしで互いに並んで作業しますが、作業スペースを共有しません。
• 順次コラボレーション: 人間とロボットは共有ワークスペースで活動しますが、その動作は順次的であり、同時に同じ部分で作業することはありません。
• 協力: ロボットと人間が同時に同じ部分で作業し、両方が動きます。
• 応答性の高いコラボレーション: ロボットは人間の作業者の動きにリアルタイムで反応します。

今日のコボットのほとんどの産業用途では、コボットと人間の作業員は同じ空間を共有しますが、タスクを独立してまたは順番に完了します (共存または順次コラボレーション)。協力または応答型コラボレーションは現在あまり一般的ではありません。

協働ロボットは、1996年にノースウェスタン大学の教授であるJ.エドワード・コルゲートとマイケル・ペシュキンによって発明されました。^{[9 ] 彼らの}米国特許「協働ロボット」^[10]は、「コンピュータによって制御される汎用マニピュレータと人間との間の直接的な物理的相互作用のための装置および方法」について説明しています。この発明は、GMロボティクスセンターのプラサド・アケラが率いる1994年のゼネラルモーターズの取り組みと、ロボットまたはロボットのような機器を人間とチームを組むのに十分安全な方法を見つけることを目的とした1995年のゼネラルモーターズ財団の研究助成金から生まれました。 ^[11]

最初のコボットは、内部に動力源を持たないことで人間の安全を確保していました。^[12]代わりに、動力は人間の作業者によって提供されました。^[13] コボットの機能は、人間の作業者と協力して、ペイロードの方向を変えたり操縦したりすることで、コンピューターによる動作の制御を可能にすることでした。後に、コボットは限られた量の動力も提供しました。^[14] ゼネラルモーターズと業界のワーキンググループは、コボットの代わりにインテリジェントアシストデバイス（IAD）という用語を使用しましたが、これはコボティクス社とあまりにも密接に関連していると見なされていました。当時、インテリジェントアシストデバイスと安全規格「T15.1インテリジェントアシストデバイス-人員安全要件」^{[15]に対する市場の需要は、}産業用資材の取り扱いと自動車の組み立て作業を改善することにありました。^[16]

コボティクス^[17]は、 1997年にコルゲートとペシュキンによって設立された会社で、自動車の最終組み立てに使用されるいくつかのコボットモデルを製造しました^{[18] [14]} これらのコボットは、現在「ハンドガイドコントロール」と呼ばれるものを使用したIFRタイプのレスポンシブコラボレーションでした。この会社は2003年にスタンレーアセンブリテクノロジーズに買収されました。

KUKAは2004年に最初のコボットLBR 3をリリースしました。^{[12]このコンピュータ制御の軽量ロボットは、}ドイツ航空宇宙センター研究所との長期にわたる協力の成果です。^[19] KUKAはさらに技術を改良し、2008年にKUKA LBR 4、2013年にKUKA LBR iiwaをリリースしました。^[20]

ユニバーサルロボットは、2008年に最初の協働ロボットUR5をリリースしました。^[21]この協働ロボットは、従業員の隣で安全に作業できるため、安全ケージやフェンスが不要になりました。この新しいロボットは、柔軟で使いやすく、コスト効率の高い協働ロボットの時代の幕開けに貢献しました。^[12]ユニバーサルロボットは、2012年にUR10協働ロボットをリリースし、^[22] 2015年にはさらに小型で低荷重のUR3をリリースしました。

リシンク・ロボティクスは、 2012年に産業用協働ロボット「バクスター」を発売し^[23]、2015年には高精度な作業向けに設計された小型で高速な協働ロボット「ソーヤー」を発売した^{[24] 。}

2009年から2013年にかけて、カーネギーメロン大学のCORAL研究グループによって設計、構築、プログラムされた4台のCoBotロボットが、建物内で130キロメートルを超える自律移動を記録しました。^[25]

FANUC ^{[26] は} 2015年に初の協働ロボット、35kgの重量の可搬重量を持つFANUC CR-35iA ^{[27]をリリースしました。 [28]}それ以来、FANUC はFANUC CR-4iA、CR-7iA、CR-7/Lロングアームバージョンを含む協働ロボットの小型ラインと、CRX-5iA、CRX-10iA、CRX-10iA/L、CRX-20iA、CRX-20iA/L、CRX-30iAを含む標準協働ロボットのフルラインをリリースしました。彼らはまた、塗装アプリケーションや、弾薬の積み込みや防爆定格の機器が必要なエリアでの作業などのその他の危険な環境で使用される、最初の防爆定格の協働ロボットを開発した世界初の企業でもあります。^[29]

ABBは2015年に初の協働型双腕ロボットYuMi ^[30]を発売した。2021年2月には5kgの可搬重量を持つ GoFa ^{[31]を発売した。}

Dobot Roboticsは2023年に新世代の協働ロボットであるCRAシリーズをリリースしました^[32]。2019年に発売されたDobot独自のSafeSkinテクノロジーは、実際のアプリケーションで安全な人間とロボットのコラボレーションを可能にします。

2019年現在、ユニバーサルロボットが市場リーダーであり、テックマンロボット社がそれに続いている^。[33]テックマンロボット社は、2016年にクアンタ社によって設立された協働ロボットメーカーであり、桃園の華雅科技園区に拠点を置いている。

2020年、産業用協働ロボット市場の年間成長率は50％でした。^[12]

2022年、Collaborative Robotics（co.bot）は、アマゾンの元副社長兼ロボティクス担当の著名なエンジニアであるブラッド・ポーターによって設立されました。^[34]

2023年、Collaborative RoboticsはシリーズAで3,000万ドルを調達し、斬新な協働ロボットの導入と製造を開始しました。^[35]

2023年には、ガウタム・シワッチとシェリル・リーが、人間と協働ロボット間のコミュニケーションを改善するための自然言語処理の革新的なアプリケーションを紹介します（UR3e）。^[36]

インテリジェントアシストデバイスの安全規格案であるRIA BSR/T15.1は、2002年3月に業界ワーキンググループであるロボット産業協会によって発行されました。 ^[37]

ロボット安全規格（ANSI/RIA R15.06）は、4年間の開発期間を経て、1986年に初めて発行されました。1992年と1999年には新しい版が発行されました。2011年にANSI/RIA R15.06が再度更新され、現在はISO 10218-1とISO 10218-2の安全規格を組み合わせた国家規格となっています。ISO規格はANSI/RIA R15.06-1999に基づいています。関連文書はISO TC299 WG3によって開発され、ISO技術仕様ISO/TS 15066:2016として発行されました。この技術仕様では、協働ロボット、つまりロボットと統合アプリケーションの要件を扱っています。^[38] ISO 10218-1 ^[39]には、協働アプリケーションを可能にするオプション機能を備えたロボットの要件が含まれています。ISO 10218-2:2011 ^[40]およびISO/TS 15066 ^[41]には、協調型および非協調型ロボットアプリケーションの両方に対する安全要件が含まれています。技術的には、<協調型>ロボットアプリケーションには、ロボット、エンドエフェクタ（物体の操作や取り扱いを含むタスクを実行するためにロボットアームまたはマニピュレータに取り付けられている）、およびワークピース（物体が取り扱われる場合）が含まれます。

協働ロボットアプリケーションの安全性は、ロボットの標準化において「コボット」という公式用語が存在しないことから問題となっている。「協働」はアプリケーションによって決まるため、コボットは販売またはマーケティング用語であると考えられる。たとえば、切削工具や鋭利なワークピースを扱うロボットは人間にとって危険である。しかし、同じロボットが発泡スチロールの破片を選別する場合は安全である可能性が高い。したがって、ロボットインテグレーターが行うリスク評価は、意図されたアプリケーション（使用）に対応する。ISO 10218 パート 1 および 2 は、リスク評価に依存している（ISO 12100 による）。欧州では、機械指令が適用されるが、ロボット自体は部分的な機械である。ロボットシステム（エンドエフェクタを備えたロボット）とロボットアプリケーションは、完全な機械であると考えられる。^{[42] [43]}

• 航空機を検査する協働型移動ロボット「Air-Cobot」
• 無人搬送車

• ドイツ社会傷害保険労働安全衛生研究所（IFA）、人間とロボットの安全な協力
• カーネギーメロン大学コンピュータサイエンス学部のCORAL プロジェクトの CoBot ウェブページ
• 協働型ドライバー