みなさん、こんにちは！
この記事では現職でロボットシステムを開発している僕が実際にどんな流れでシステム開発を行っているのかを公開します。
僕は前職では筐体設計をしていたのですが、機械設計でも分野や会社が違えば、全然自分と違うことをしているなと思うことはないですか？
ロボットシステムの開発は一般的な製品の機械設計とは異なります。
この記事はこんな方におすすめです！
- ロボットシステムの設計に興味があるのでどんな仕事か知りたい
- 同業の人がどんな風に仕事を進めているのか知りたい
- 別分野の設計がどんなものか知りたい
特にロボットシステムの設計をしてみたい方や興味のある方は参考になるはず！
では見ていきましょう！
構想設計
まずは要求仕様を確認してどんな作業を自動化するのか確認します。
ここでどんな設備を入れるのかが決まります。
- ロボットを何台使うか（ロボットでないといけないのか）
- ワークに対してハンドは何を使うか
- タクトタイムは満たせるか
- 既存設備を使うのか
- レイアウトは変更可能か
- 予算はいくらか
- 投資回収は何年か
設計に入る前に大まかにイメージを固めます。
ここで成り立たない場合はそもそもプロジェクトを進めるべきではありません。
場合によってはロボットを使わずとももっと安くてシンプルな方法で実現できるような場合もたくさんあるのでここが腕の見せ所です。
実際に使用するであろう作業者の話も直接聞いておきましょう。
設備が完成してこんなのいらないなんて言われることもありえます。
電気設計者に情報を共有
仕様が詰まってきた段階で電気設計者にシステムの構成を伝えましょう。
どんな機器を使うのか、システムがどんな動きをしてどんな処理が必要なのか。
早め早めに伝えておいたほうが良い関係が築けますよ。
詳細に仕様を伝えずとも、勘と経験で制御や制御盤を設計されるベテラン電気屋さんもいますが。
どういったスケジュールで制御盤を発注してPLCのプログラムを作るのかといった調整も必要です。
特に最近は電気部品が長納期化しているので、慎重に早め早めに動きましょう。
センサー選定
電気屋さんと話し合いながらセンサーの選定をしましょう。
僕はこの段階で性能重視で勝手にセンサー類を選定して後々、通信プロトコルや配線で電気屋さんを困らせてしまうことが多々あります。
使用するセンサーも会社や部署によって定番のようなものがあるので、慣れると自分で目星もつけれるようになります。
可能であれば仕様をしっかりと伝えた上で、電気屋さんに選定をお任せするのがいいですね。
電気屋さんが忙しくて自分で選定もできない場合、メーカーさんによっては相談すると選定をしてくれることもあります。
センサー類が決まったらそのままI/Oリストを作るか作ってもらいましょう。
機械設計
機械設計者がメインになるのはその名の通りこの機械設計です。
仕様を満たすためのロボット架台やロボットハンド、センサーの取り付けブラケット、位置決め治具など多岐にわたります。
やることはどんな分野でも変わりませんね。
何を購入品で済まして、何を自社で設計するか検討します。
強度や公差などを計算して、3Dモデル作って、図面書いて、見積もりして、発注して、組み立て。
いろいろな手段を活用して品質を上げていきましょう！
僕は効率化のためにミスミさんをよく使っています。
検証
ロボットのプログラムを作成したり、ティーチングをしたりしていよいよ検証です。
この辺りは各社さん担当が分かれています。
電気屋さんがしたり、ティーチング専門の担当者がいたり、機械屋さんがしたり。
僕はロボットはPCのシミュレーションソフトでプログラムを作って現場でティーチングもします。
僕の経験ですが、開発案件の検証ですんなりと行くことはほとんどないですね。
事故がなければOKとしています。
検証時の環境をいかにして現場環境に近づけるかこれが一番のポイントで、ここ次第で現場導入時に地獄を見るかどうかが決まります。
改善
検証でわかった問題点を改善します。
会社によっては二次試作とかになります。
うちの場合は、基本一品物の設計になるのでそのまま改造したり、足りないものを買い足したりして検証を続けていきます。
ソフトで対応するのかハードで対応するのかも明確にしましょう。
無理にソフトで対応することはお勧めしません。後々面倒なことになったり、結局ハード変更が発生するパターンが多々あります。
改善を見越して組み立て性のよい装置作りを心掛けましょう。
現場導入
検証で問題点をつぶしこんで、要求仕様を満たせることを確認したら現場導入です。
検証のやり方次第で現場導入の難易度が大きく変わってきます。
導入ではロボットを設置したり、安全柵を設置したりするのですが、業者に任せるか自分たちでするかは会社によりけりです。
うちは自社ですることが多いです。
電気工事はなぜか業者にしてもらいます。
現場合わせというのはどうしても発生してしまうのである程度の変更は想定しておきましょう。
現場導入がしやすくなるように現場の担当者や責任者への根回しは怠らないのがポイントです。
立ち上げ後のフォロー
どんなに仕様をつめても実際に使ってみるともっとこうしたい、このほうが使いやすいという要望が出てくるものです。
致命的な問題でないのであればなんでもやっていると正直キリがありません。
改善したらやっぱり元に戻せとかもあります。
実現可能かどうか、実現するにはどれだけの時間と費用が掛かるかそれらを天秤にかけて実施するかどうか決めましょう。
その案件ばかりしているわけではないので割り切りは必要です。
まとめ
今回はロボットシステムの設計において機械設計者がどのような仕事をしているのかという点を解説しました。
この記事を読んでなんとなくでも仕事のイメージを持っていただけたら嬉しいです。
大変なことや多少腹の立つこともありますが、ロボットが自分の思い描いたように動いたときはとても達成感を感じられるいい仕事だと思っています。
これからも伸びていく分野なので興味のある方はぜひ目指してみてはいかがでしょうか。
