産業用ロボット

産業用ロボットは製造業に使用されるロボットシステムです。産業用ロボットは自動化され、プログラム可能で、3軸以上の動きが可能です。^[1]

ロボットの代表的な用途としては、溶接、塗装、組み立て、分解、^[2] プリント基板のピックアンドプレース、梱包とラベル付け、パレタイジング、製品検査、テストなどがあり、これらはすべて高い耐久性、速度、精度で達成されます。ロボットは材料の取り扱いを支援することができます。

国際ロボット連盟（IFR）によると、2023年には世界中で4,281,585台の産業用ロボットが稼働していると推定されています。^{[3] [4]}

産業用ロボットには6つの種類があります。^[5]

多関節ロボット^[5]は最も一般的な産業用ロボットです。^[6]人間の腕に似ているため、ロボットアームやマニピュレーターアームとも呼ばれます。^[7]複数の自由度を持つ関節により、多関節アームは広範囲の動きが可能です。

自律型ロボットは、人間の制御に頼らずに動作するロボットです。最初の自律型ロボット環境は、エルマーとエルシーとして知られ、1940年代後半にW.グレイウォルターによって構築されました。これらは、生物の脳のように「考える」ようにプログラムされ、自由意志を持つことが意図された史上初のロボットでした。 ^[8]エルマーとエルシーは、その形状と動き方から、しばしばカメと呼ばれていました。彼らは光刺激に反応して起こる動きである走光性がありました。 ^[9]

直交ロボット^[5]は、直線ロボット、ガントリーロボット、XYZロボット^[6]とも呼ばれ、ツールの移動用の3つの直動関節と、空間内でのツールの方向付け用の3つの回転関節を備えています。

エフェクター器官をあらゆる方向に動かし、方向づけるためには、このようなロボットには6つの軸（または自由度）が必要です。2次元環境では、移動用に2つ、方向付け用に1つの計3つの軸で十分です。^[10]

円筒座標ロボット^[5]は 、ベースに回転ジョイントがあり、リンクを接続する少なくとも1つの直動ジョイントが特徴です。^[6]スライドすることで垂直方向と水平方向に移動できます。コンパクトなエフェクタ設計により、ロボットは速度を落とすことなく狭い作業スペースに到達できます。^[6]

球面座標ロボットには回転関節のみがあります。^[5]産業用途で使用された最初のロボットの1つです。^[6]ダイカスト、プラスチック射出成形、押し出し成形、溶接などの機械管理によく使用されます。 ^[6]

SCARA ^{[5] は、} Selective Compliance Assembly Robot Arm の略称です。^[11] SCARA ロボットは、XY 平面での動きを提供する 2 つの平行ジョイントによって認識されます。^[5]回転シャフトは、エフェクタに垂直に配置されています。SCARA ロボットは、正確な横方向の動きを必要とする作業に使用されます。組み立て用途に最適です。^[6]

デルタロボット^[5]はパラレルリンクロボットとも呼ばれます。^[6]デルタロボットは共通のベースに接続された平行リンクで構成されています。デルタロボットは、直接制御タスクや高度な操作が必要な操作（迅速なピックアンドプレースタスクなど）に特に役立ちます。デルタロボットは、4本のバーまたは平行四辺形のリンクシステムを活用します。

さらに、産業用ロボットにはシリアルアーキテクチャまたはパラレルアーキテクチャが採用されています。

シリアル アーキテクチャ (別名シリアル マニピュレータ) は、非常に一般的な産業用ロボットです。ベースからエンド エフェクタまで伸びる、モーターで作動するジョイントで接続された一連のリンクとして設計されています。SCARA やスタンフォード マニピュレータは、このカテゴリの典型的な例です。

パラレルマニピュレータは、シリアルマニピュレータと比較して、各チェーンが通常短く単純になるように設計されているため、不要な動きに対して剛性があります。 1 つのチェーンの位置決めの誤差は、累積されるのではなく、他のチェーンと組み合わせて平均化されます。 各アクチュエータは、シリアルロボットの場合と同様に、独自の自由度内で移動する必要がありますが、パラレルロボットでは、ジョイントの軸外柔軟性も他のチェーンの影響によって制約されます。コンポーネントが増えるにつれて徐々に剛性が低下するシリアルチェーンとは異なり、 この閉ループ剛性により、パラレルマニピュレータ全体がコンポーネントに対して剛性になります。

完全なパラレル マニピュレータは、完全な3T3R 移動性を実現する3 つの並進3Tと 3 つの回転3R座標によって決定される、最大 6自由度(DoF) でオブジェクトを移動できます。ただし、マニピュレーション タスクに必要な DoF が 6 未満の場合、6 DoF 未満の低移動度マニピュレータを使用すると、アーキテクチャが単純になり、制御が簡単になり、動作が高速になり、コストが削減されるという利点があります。たとえば、3 DoF デルタ ロボットは3T移動性が低く、迅速なピック アンド プレース並進位置決めアプリケーションに非常に効果的であることが証明されています。低移動度マニピュレータの作業領域は、「動作」サブスペースと「制約」サブスペースに分解できます。たとえば、3 つの位置座標は 3 DoF デルタ ロボットの動作サブスペースを構成し、3 つの方向座標は制約サブスペース内にあります。機動性の低いマニピュレータの運動サブスペースは、さらに独立（望ましい）サブスペースと従属（付随）サブスペースに分解できます。これは、マニピュレータの望ましくない運動である「付随」または「寄生」運動で構成されます。^[12] 機動性の低いマニピュレータをうまく設計するには、付随運動の悪影響を軽減または排除する必要があります。たとえば、デルタロボットはエンドエフェクタが回転しないため、寄生運動はありません。

ロボットはさまざまなレベルの自律性を発揮します。一部のロボットは、特定の動作を忠実に何度も繰り返し実行するようにプログラムされています（反復動作）。変化なく、高い精度で実行します。これらの動作は、一連の協調動作の方向、加速、速度、減速、距離を指定するプログラムされたルーチンによって決定されます。

他のロボットは、操作する物体の向きや、物体自体に対して実行する必要があるタスクに関して、はるかに柔軟性があり、ロボットがそれらを識別する必要がある場合さえあります。たとえば、より正確なガイダンスのために、ロボットには視覚センサーとして機能するマシンビジョンサブシステムが搭載されていることが多く、強力なコンピューターまたはコントローラーに接続されています。^[13] 人工知能は、現代の産業用ロボットにおいてますます重要な要素になりつつあります。

ISOの定義に準拠した最も古い産業用ロボットは、1937年にビル・グリフィス・P・テイラーによって完成され、1938年3月のメカノ・マガジンに掲載されました。 ^{[14] [15]}クレーンのような装置は、ほぼ完全にメカノの部品を使用して構築され、単一の電気モーターによって駆動されていました。掴みと掴み回転を含む5軸の動作が可能でした。自動化は、クレーンの制御レバーの動きを容易にするソレノイドを通電するためにパンチ紙テープを使用することで実現されました。ロボットは、事前にプログラムされたパターンで木製のブロックを積み重ねることができました。必要な各動作に必要なモーターの回転数は、最初にグラフ用紙にプロットされました。この情報は、ロボットの単一のモーターによって駆動される紙テープに転送されました。クリス・シュートは1997年にロボットの完全なレプリカを作成しました。

ジョージ・デボルは1954年に最初のロボット特許を申請した（1961年に認可された）。ロボットを製造した最初の会社は、 1956年にデボルとジョセフ・F・エンゲルバーガーによって設立されたユニメーションだった。ユニメーションのロボットは、当初は物体を12フィート以内の距離にある1点から別の点へ移送することが主な用途であったため、プログラム可能な移送機械とも呼ばれていた。油圧アクチュエータを使用し、関節座標でプログラムされた。つまり、さまざまな関節の角度がティーチングフェーズ中に保存され、操作中に再現された。精度は1/10,000インチ以内だった^[16] （注：ロボットの場合、精度は適切な基準ではなく、通常は再現性で評価される。後述）。ユニメーションは後にその技術を川崎重工業とGKNにライセンス供与し、それぞれ日本とイギリスでユニメートを製造した。しばらくの間、ユニメーションの唯一の競合相手はオハイオ州のシンシナティ・ミラクロン社だった。 1970 年代後半、日本の大手複合企業が同様の産業用ロボットの生産を開始したことで、状況は劇的に変化しました。

1969年、スタンフォード大学のビクター・シャインマンは、アームソリューションを可能にするために設計された全電動の6軸多関節ロボット、スタンフォードアームを発明しました。これにより、ロボットは空間内の任意の経路を正確にたどることができ、組み立てや溶接などのより高度な用途にロボットの潜在的な用途が広がりました。シャインマンはその後、MIT AIラボ用に「MITアーム」と呼ばれる2番目のアームを設計しました。シャインマンは、設計を開発するためにユニメーションからフェローシップを受け取った後、その設計をユニメーションに売却しました。ユニメーションは、ゼネラルモーターズの支援を受けてさらに開発を行い、後にそれをProgrammable Universal Machine for Assembly (PUMA) として販売しました。

産業用ロボットはヨーロッパで急速に普及し、ABB RoboticsとKUKA Roboticsの両社が1973年にロボットを市場に投入しました。ABB Robotics（旧ASEA）は、世界初の全電動マイクロプロセッサ制御ロボットであるIRB 6を発表しました。最初の2台のIRB 6ロボットは、パイプ曲げの研削と研磨用にスウェーデンのマグヌッソンに販売され、1974年1月に生産が開始されました。また、1973年にKUKA Roboticsは、FAMULUSとして知られる最初のロボットを製造しました。^{[17] [18]}は、6つの電気機械駆動軸を備えた最初の多関節ロボットの1つでもありました。

1970年代後半にはロボットへの関心が高まり、ゼネラル・エレクトリックやゼネラル・モーターズ（日本のファナック株式会社と合弁会社ファナック・ ロボティクスを設立）などの大企業を含む多くの米国企業がこの分野に参入しました。米国の新興企業には、オートマティックスやアデプト・テクノロジー社などがあります。 1984年のロボットブームの絶頂期に、ユニメーションはウェスティングハウス・エレクトリック・コーポレーションに1億700万ドルで買収されました。ウェスティングハウスは1988年にユニメーションをフランスのストーブリ・ファヴェルジュSCAに売却しました。同社は現在でも一般産業用およびクリーンルーム用の多関節ロボットを製造しており、2004年後半にはボッシュのロボット部門も買収しました。

最終的にこの市場で生き残ることができたのは、数少ない非日本企業のみであり、主なものとしては、Adept Technology、Stäubli、スウェーデン・スイス企業ABB Asea Brown Boveri、ドイツ企業KUKA Robotics、イタリア企業Comauが挙げられる。

• 軸の数– 平面上の任意の点に到達するには 2 つの軸が必要です。空間内の任意の点に到達するには 3 つの軸が必要です。アームの先端 (手首)の方向を完全に制御するには、さらに 3 つの軸 (ヨー、ピッチ、ロール) が必要です。一部の設計 (SCARA ロボットなど) では、動作の可能性の制限と引き換えに、コスト、速度、精度が優先されます。
• 自由度– これは通常、軸の数と同じです。
• 作業範囲– ロボットが到達できる空間の領域。
• 運動学-ロボットの可能な動作を決定する、ロボット内の剛体メンバーとジョイントの実際の配置。ロボットの運動学のクラスには、多関節、直交、平行、SCARA があります。
• 積載量またはペイロード- ロボットが持ち上げることができる重量。
• 速度- ロボットがアームの先端をどれだけ速く位置決めできるか。これは、各軸の角速度または直線速度、または複合速度、つまりすべての軸が動いているときのアームの先端の速度として定義できます。
• 加速– 軸がどれだけ速く加速できるか。これは制限要因であるため、ロボットは短距離の移動や頻繁な方向転換を必要とする複雑な経路では指定された最大速度に到達できない場合があります。
• 精度– ロボットが指令された位置にどれだけ近づけるか。ロボットの絶対位置を測定し、指令された位置と比較すると、その誤差が精度の尺度となります。精度は、ビジョン システムや赤外線などの外部センシングによって向上できます。ロボットのキャリブレーションを参照してください。精度は、作業範囲内の速度と位置、およびペイロードによって変化することがあります (コンプライアンスを参照)。
• 再現性– ロボットがプログラムされた位置にどれだけ正確に復帰するか。これは精度とは異なります。特定の XYZ 位置に移動するように指示されたときに、ロボットがその位置の 1 mm 以内までしか戻らない場合があります。これは精度であり、キャリブレーションによって改善される可能性があります。ただし、その位置がコントローラのメモリにティーチングされ、そこに送信されるたびにティーチングされた位置の 0.1 mm 以内に戻る場合、再現性は 0.1 mm 以内になります。

精度と再現性は異なる尺度です。再現性は通常、ロボットにとって最も重要な基準であり、測定における「精度」の概念に似ています。精度と精密度を参照してください。ISO 9283 ^{[19] は、}精度と再現性の両方を測定できる方法を規定しています。通常、ロボットは教示された位置に何度も送られ、他の 4 つの位置を訪問した後にその位置に戻るたびにエラーが測定されます。次に、再現性は、 3 次元すべてにおけるこれらのサンプルの標準偏差を使用して定量化されます。もちろん、一般的なロボットは、それを超える位置エラーを起こす可能性があり、それがプロセスに問題となる可能性があります。さらに、再現性は作業範囲のさまざまな部分で異なり、速度やペイロードによっても変わります。ISO 9283 では、精度と再現性は最大速度と最大ペイロードで測定する必要があることを規定しています。しかし、これは悲観的な値になりますが、ロボットは軽い負荷と速度でははるかに正確で再現性が高い可能性があります。工業プロセスにおける再現性は、グリッパーなどのエンドエフェクターの精度や、グリッパーを掴む対象物に合わせる「フィンガー」の設計にも左右されます。たとえば、ロボットがネジの頭をつかむ場合、ネジの角度がランダムになる可能性があります。その後、ネジを穴に挿入しようとすると、簡単に失敗する可能性があります。これらのシナリオや同様のシナリオは、「リードイン」、たとえば穴の入り口をテーパー状にすることで改善できます。

• 動作制御– 単純なピックアンドプレース アセンブリなどの一部のアプリケーションでは、ロボットは、事前に教えられた限られた数の位置に繰り返し戻るだけで済みます。溶接や仕上げ (スプレー塗装) などのより高度なアプリケーションでは、方向と速度を制御しながら、空間内のパスに沿って動作を継続的に制御する必要があります。
• 動力源– ロボットの中には電動モーターを使用するものもあれば、油圧アクチュエータを使用するものもあります。前者はより高速で、後者はより強力で、火花が爆発を引き起こす可能性のあるスプレー塗装などの用途に有利です。ただし、アームの内部空気圧が低いため、可燃性蒸気やその他の汚染物質の侵入を防ぐことができます。今日では、油圧ロボットが市場に出回ることはほとんどありません。追加のシーリング、ブラシレス電動モーター、火花防止保護により、爆発性雰囲気の環境で動作できるユニットの構築が容易になりました。
• ドライブ- ロボットの中には、ギアを介して電気モーターをジョイントに接続するものもあれば、モーターをジョイントに直接接続するものもあります (ダイレクト ドライブ)。ギアを使用すると、軸の自由な動きである測定可能な「バックラッシュ」が発生します。小型のロボット アームでは、高速で低トルクの DC モーターが頻繁に使用されますが、これには一般に高いギア比が必要であり、バックラッシュという欠点があります。このような場合、ハーモニック ドライブがよく使用されます。
• コンプライアンス- これは、力が加えられたときにロボットの軸が移動する角度または距離の量の尺度です。コンプライアンスのため、ロボットが最大積載量で位置に移動すると、積載量がないときよりもわずかに低い位置になります。コンプライアンスは、大きな積載量で移動するときにオーバーシュートを引き起こす原因にもなり、その場合は加速を減らす必要があります。

産業用ロボットの動作やシーケンスのセットアップやプログラミングは、通常、ロボット コントローラーをラップトップ コンピューター、デスクトップコンピューター、または (内部またはインターネット)ネットワークにリンクすることによって行われます。

ロボットと機械または周辺機器の集合は、ワークセルまたはセルと呼ばれます。典型的なセルには、パーツフィーダー、成形機、ロボットが含まれます。さまざまな機械は「統合」され、1 台のコンピューターまたはPLCによって制御されます。ロボットがセル内の他の機械とどのように相互作用するかは、セル内の位置とそれらの機械との同期の両方を考慮してプログラムする必要があります。

ソフトウェア:コンピュータには対応するインターフェースソフトウェアがインストールされています。コンピュータを使用すると、プログラミング プロセスが大幅に簡素化されます。専用のロボット ソフトウェアは、システム設計に応じて、ロボット コントローラまたはコンピュータのいずれか、またはその両方で実行されます。

教える (またはプログラムする) 必要がある基本的なエンティティは 2 つあります。位置データと手順です。たとえば、ネジをフィーダーから穴に移動するタスクでは、最初にフィーダーと穴の位置を教える (またはプログラムする) 必要があります。次に、ネジをフィーダーから穴に移動する手順を、関連する I/O (たとえば、ネジがフィーダー内にあり、ピックアップできる状態であることを示す信号) とともにプログラムする必要があります。ロボット ソフトウェアの目的は、これら両方のプログラミング タスクを容易にすることです。

ロボットの位置を教える方法はいくつかあります。

位置コマンドGUIまたはテキスト ベースのコマンドを使用してロボットを必要な位置に誘導し、必要な XYZ 位置を指定および編集できます。

ティーチペンダント:ロボットの位置は、ティーチペンダントを介して教えることができます。これは、手持ち式の制御およびプログラミング ユニットです。このようなユニットの一般的な機能は、ロボットを手動で目的の位置に送ったり、位置を調整するために「インチ」または「ジョグ」する機能です。また、慎重な位置決めや、新規または変更されたルーチンのテスト実行には低速が通常必要なため、速度を変更する手段もあります。通常、大きな緊急停止ボタンも含まれています。通常、ロボットがプログラムされると、ティーチペンダントは使用できなくなります。すべてのティーチペンダントには、3 ポジションのデッドマン スイッチが装備されています。手動モードでは、ロボットは中間位置 (部分的に押された状態) にあるときのみ移動できます。完全に押し込まれたり、完全に放されたりすると、ロボットは停止します。この動作原理により、自然な反射を利用して安全性を高めることができます。

先導:これは多くのロボット製造業者が提供している技術です。この方法では、1 人のユーザーがロボットのマニピュレーターを持ち、もう 1 人のユーザーがコマンドを入力してロボットの電源を切ってロボットを無力化します。次に、ユーザーはロボットを手動で必要な位置や必要な経路に移動させ、ソフトウェアがこれらの位置をメモリに記録します。プログラムは後でロボットをこれらの位置や教示された経路に沿って移動させることができます。この技術は、塗装のスプレーなどの作業でよく使用されます。

オフライン プログラミングでは、セル全体、ロボット、および作業スペース内のすべてのマシンまたは機器がグラフィカルにマッピングされます。その後、ロボットを画面上で移動し、プロセスをシミュレートできます。ロボット シミュレーターは、ロボット アームとエンド エフェクターの物理的な操作に依存せずに、ロボットの組み込みアプリケーションを作成するために使用されます。ロボット シミュレーションの利点は、ロボット アプリケーションの設計にかかる時間を節約できることです。また、システムをアクティブにする前にさまざまな「what if」シナリオを試してテストできるため、ロボット機器に関連する安全性のレベルを高めることもできます。[8] ロボット シミュレーション ソフトウェアは、さまざまなプログラミング言語で記述されたプログラムを教育、テスト、実行、デバッグするためのプラットフォームを提供します。

ロボット シミュレーションツールを使用すると、ロボット プログラムをオフラインで簡単に作成およびデバッグでき、最終バージョンのプログラムを実際のロボットでテストできます。ロボット システムの動作を仮想世界でプレビューできるため、さまざまなメカニズム、デバイス、構成、およびコントローラを「現実世界」のシステムに適用する前に試してテストできます。ロボット シミュレーターには、幾何学的モデリングと運動学モデリングの両方を使用して、産業用ロボットのシミュレーションされた動作をリアルタイムで計算する機能があります。

製造業に依存しないロボットプログラミングツールは、ロボットアプリケーションをプログラムするための比較的新しい柔軟な方法です。ビジュアルプログラミング言語を使用して、定義済みのテンプレート/ビルディングブロックをドラッグアンドドロップすることでプログラミングを行います。多くの場合、シミュレーションを実行して実現可能性を評価し、オフラインプログラミングを組み合わせています。システムがネイティブロボットコードをコンパイルしてロボットコントローラーにアップロードできる場合、ユーザーは各メーカーの独自言語を学習する必要がなくなります。したがって、このアプローチはプログラミング方法を標準化するための重要なステップになる可能性があります。

その他、機械オペレーターは、通常、オペレーター コントロール パネルとして機能するユーザー インターフェイスデバイス (通常はタッチ スクリーンユニット) を使用することが多いです。オペレーターは、プログラム間を切り替えたり、プログラム内で調整を行ったり、同じロボット システム内に統合されている可能性のある多数の周辺機器を操作したりできます。これらには、エンド エフェクター、ロボットにコンポーネントを供給するフィーダー、コンベア ベルト、緊急停止制御、マシン ビジョン システム、安全インターロック システム、バーコードプリンター、およびオペレーター コントロール パネルを介してアクセスおよび制御されるほぼ無限のその他の産業用デバイスが含まれます。

プログラミング後、ティーチペンダントまたは PC は通常切断され、ロボットはコントローラにインストールされたプログラムで動作します。ただし、コンピュータはロボットや周辺機器を「監視」したり、多数の複雑なパスやルーチンにアクセスするための追加のストレージを提供したりするためによく使用されます。

ロボットの周辺機器で最も重要なものは、エンドエフェクタ、またはアームの先端ツール (EOAT) です。エンドエフェクタの一般的な例としては、溶接装置 (MIG 溶接ガン、スポット溶接機など)、スプレーガン、研削およびバリ取り装置 (空気圧式ディスクグラインダー、ベルトグラインダー、バリなど)、グリッパー (通常は電気機械式または空気圧式の物体をつかむ装置) などがあります。物体を拾う他の一般的な手段は、真空または磁石です。エンドエフェクタは、扱う製品に合わせて作られ、一度にさまざまな製品を拾うことができる場合が多く、さまざまなセンサーを使用して、ロボットシステムが製品を見つけ、扱い、配置するのを支援します。

特定のロボットの場合、ロボットのエンド エフェクタ (グリッパ、溶接トーチなど) の位置を完全に特定するために必要なパラメータは、各ジョイントの角度または直線軸の変位 (または SCARA などのロボット形式の場合はこの 2 つの組み合わせ) のみです。ただし、ポイントを定義する方法は多数あります。ポイントを定義する最も一般的で便利な方法は、ポイントの直交座標、つまりロボットの原点に対する X、Y、Z 方向の「エンド エフェクタ」の位置 (mm 単位) を指定することです。さらに、特定のロボットのジョイントの種類に応じて、ヨー、ピッチ、ロールにおけるエンド エフェクタの方向と、ロボットのフェースプレートに対するツール ポイントの位置も指定する必要があります。ジョイント アームの場合、これらの座標はロボット コントローラによってジョイント角度に変換する必要があります。このような変換は直交変換と呼ばれ、多軸ロボットでは反復的または再帰的に実行する必要がある場合があります。関節角度と実際の空間座標の関係を数学的に表したものを運動学と呼ぶ。ロボット制御を参照

直交座標による位置決めは、座標をシステムに入力するか、ロボットを XYZ 方向に動かすティーチ ペンダントを使用して行うことができます。人間のオペレーターにとっては、各関節を 1 つずつ動かすよりも、上下、左右などの動きを視覚化する方がはるかに簡単です。目的の位置に到達すると、その位置は、使用中のロボット ソフトウェアに固有の何らかの方法で定義されます (例: 以下の P1 - P5)。

ほとんどの多関節ロボットは、一連の位置をメモリに保存し、プログラミング シーケンスのさまざまな時点でそれらの位置に移動することで動作します。たとえば、ある場所 (ビン A) から別の場所 (ビン B) にアイテムを移動するロボットには、次のような単純な「ピック アンド プレース」プログラムがあります。

ポイントP1～P5を定義します。

1. ワークピースの安全な上（P1と定義）
2. ビンAより10cm上（P2と定義）
3. ビンAから参加する位置（P3と定義）
4. ビンBより10cm上（P4と定義）
5. ビンBから参加する位置（P5と定義）

プログラムを定義します:

1. P1へ移動
2. P2へ移動
3. P3へ移動
4. クローズグリッパー
5. P2へ移動
6. P4へ移動
7. P5へ移動
8. オープングリッパー
9. P4へ移動
10. P1に移動して終了

一般的なロボット言語でこれがどのようになるかについては、産業用ロボットプログラミングを参照してください。

産業用ロボットおよびロボット システムに関する米国国家規格 - 安全要件 (ANSI/RIA R15.06-1999) では、特異点を「2 つ以上のロボット軸が同一線上に揃うことで、予測できないロボットの動作と速度が生じる状態」と定義しています。これは、「トリプル ロール リスト」を使用するロボット アームで最もよく見られます。これは、ヨー、ピッチ、ロールを制御する 3 つのリスト軸がすべて共通点を通過するリストです。リスト特異点の例として、ロボットが移動する経路によって、ロボットのリストの 1 番目と 3 番目の軸 (つまり、ロボットの軸 4 と 6) が一列に並ぶことが挙げられます。次に、2 番目のリスト軸は、エンド エフェクタの方向を維持するために、ゼロ時間で 180° 回転しようとします。この特異点の別の一般的な用語は、「リスト フリップ」です。特異点の結果は非常に劇的になる可能性があり、ロボット アーム、エンド エフェクタ、およびプロセスに悪影響を与える可能性があります。一部の産業用ロボット製造業者は、この状態を防ぐためにロボットの経路をわずかに変更することで状況を回避しようと試みてきました。別の方法としては、ロボットの移動速度を遅くして、手首が移行するのに必要な速度を減らすことです。ANSI/RIA は、システムを手動で操作しているときに特異点が発生した場合、ロボット製造業者はユーザーにそのことを知らせることを義務付けています。

手首分割垂直多関節 6 軸ロボットの 2 番目のタイプの特異点は、手首の中心が、軸 1 を中心とし、半径が軸 1 と 4 の間の距離に等しい円筒上にある場合に発生します。これは肩特異点と呼ばれます。ロボット製造業者の中には、軸 1 と 6 が一致するアライメント特異点についても言及しているところもあります。これは単に肩特異点のサブケースです。ロボットが肩特異点の近くを通過すると、ジョイント 1 が非常に高速で回転します。

手首分割型垂直関節 6 軸ロボットにおける 3 番目で最後のタイプの特異点は、手首の中心が軸 2 および 3 と同じ平面にある場合に発生します。

特異点は、軸が一直線になるという同様の根本原因を持つ ジンバルロックという現象と密接に関係しています。

国際ロボット連盟（IFR）の調査「ワールドロボティクス2024」によると、2023年末までに稼働する産業用ロボットは約4,281,585台になるという。 ^{[3] [4]} IFRは、2018年の産業用ロボットの世界売上高を165億米ドルと推定している。ソフトウェア、周辺機器、システムエンジニアリングのコストを含めると、ロボットシステムの年間売上高は2018年に480億米ドルになると推定される。^[20]

中国は最大の産業用ロボット市場である^{[21] :} 2018年には154,032台が販売され、 256万台に達した。 ^[20]中国は2018年末時点で649,447台の産業用ロボットの運用在庫があり、最大の産業用ロボット市場であった。^[22]米国の産業用ロボットメーカーは2018年に35,880台のロボットを米国の工場に出荷したが、これは2017年より7%増加した。^[23]

産業用ロボットの最大の顧客は自動車産業で市場シェアは30%、次いで電気・電子産業が25%、金属・機械産業が10%、ゴム・プラスチック産業が5%、食品産業が5%となっている。^[20]繊維・アパレル・皮革産業では1,580台が稼働している。^[24]

産業用ロボットの世界年間供給量（推定）（台数）：^{[3] [4] [25]}

国際ロボット連盟は、産業用ロボットの導入が世界中で増加すると予測しており、2020年までに世界中の工場に170万台の新しいロボットが導入されると推定しています[IFR 2017] Archived 2017-02-11 at the Wayback Machine。自動化技術（固定ロボット、協働ロボット、移動ロボット、外骨格など）の急速な進歩は、労働条件を改善する可能性を秘めていますが、製造現場に職場の危険をもたらす可能性もあります。^[26] [3] ロボットに特有の傷害に関する職業上の監視データが不足しているにもかかわらず、米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）の研究者は、労働統計局（BLS）の致死的職業傷害調査データベースのキーワード検索を使用して、1992年から2015年の間に61人のロボット関連の死亡者を特定しました（職業ロボット研究センターの情報を参照）。 NIOSH とその州のパートナーは、労働統計局のデータを使用して、死亡率評価および管理評価プログラムの下でロボット関連の死亡事故 4 件を調査しました。さらに、労働安全衛生局 (OSHA) は、数十件のロボット関連の死亡事故と負傷事故を調査しており、OSHA の事故検索ページで確認できます。職場環境に導入される協働型および共存型ロボット、パワード エクソスケルトン、自律走行車の数が増えるにつれて、負傷事故と死亡事故が時間とともに増加する可能性があります。

安全基準は、ロボット工業会（RIA）が米国規格協会（ANSI）と共同で策定している。[4] 2017年10月5日、OSHA、NIOSH、RIAは、技術的専門知識の向上、従来の産業用ロボットおよび人間とロボットの協働設備やシステムという新興技術に関連する潜在的な職場の危険の特定と対処、職場の危険の低減に必要な研究の特定に協力するための提携に署名した。10月16日、NIOSHは「労働者の安全、健康、幸福を高める職業用ロボットの開発と使用を導く科学的リーダーシップを提供する」ために職業用ロボット研究センターを設立した。これまでに、NIOSHとそのパートナーが特定した研究ニーズには、負傷や死亡の追跡と予防、安全な機械制御と保守手順を促進するための介入と普及戦略、効果的な証拠に基づく介入を職場の実践に反映することなどがある。

• オートメーション
• 家庭用ロボット
• ドラムハンドラー
• インテリジェント産業作業アシスタント（iiwa）
• 消灯（製造）
• 移動型産業用ロボット
• 直交座標ロボット
• ガントリーロボット
• 職場のロボット安全

• Nof, Shimon Y. (編集者) (1999). Handbook of Industrial Robotics、第2版。John Wiley & Sons。1378 ページ 。ISBN 0-471-17783-0。 
• ラース・ウェスタールンド（著者）（2000年）。『人間の延長された腕』。ISBN 91-7736-467-8。 
• Michal Gurgul (著者) (2018)。産業用ロボットとコボット:将来の同僚について知っておくべきことすべて。ISBN 978-83-952513-0-6。 

ウィキメディア・コモンズには、産業用ロボットに関連するメディアがあります。

• 産業用ロボットとロボット システムの安全性 ( OSHAによるもので、パブリック ドメインです)。
• 国際ロボット連盟 IFR (全世界)
• ロボット産業協会 RIA (北米)
• BARA、英国オートメーション・ロボット協会（英国）
• NIOSH職業ロボット研究センター
• ロボットに適用される安全基準
• INRS の新技術への取り組み戦略 2018-02-21 にWayback Machineでアーカイブ
• 機械ガード - なぜそれが法的要件なのか 2021-04-15 にWayback Machineにアーカイブ