サービスロボット部品委託製造ノウハウ特集

【腕(アーム)・脚】部品の製造企業の選び方

サービスロボットの部品において、その「腕(アーム)」や「脚」は、ロボットの機能性と性能を決定づける重要な部品です。複雑な動きや精密な作業を可能にするこれらの部品の製造は、技術と専門知識が要求されます。自社で全てを製造することが難しい場合、信頼できる委託製造パートナーを見つけることが成功の鍵となります。

このページでは、サービスロボットの腕(アーム)・脚部品の委託製造企業を選定する際に、注目すべきポイントを深掘りします。精密な動作を実現する高精度加工から、厳しい環境下での耐久性を確保する素材選定、そして軽量化と高強度化の両立といった技術的課題まで、確認しておくべき点をまとめています。

ロボットアーム・脚部品製造における専門性と技術力

サービスロボットの腕や脚は、動作の基幹を担うため、委託製造を行う場合、ロボットが行う作業や、悪路での歩行など、要件を整理した設計が重要です。

特有の機能要件

サービスロボットの腕や脚は、全ての動作を支える重要な部品となり、繊細かつ柔軟な動作が必要です。例えば、人からの物の受け渡しや、梱包を行うロボットの場合は、保持できる大きさや、重量、梱包できるサイズ等を考慮した動作が必要です。

悪路でも歩行が求められるような「災害対応ロボット」などの場合は、段差を超えるためにどれだけ高い部分まで脚を上げることが出来るかといった視点で設計を行う必要があるでしょう。

  • 動作シミュレーションと最適化支援
  • 部品構造の軽量化提案
  • 高耐久性・高信頼性設計の知見
  • 特殊環境下での性能維持技術

高精度加工技術と品質管理

ロボットの腕や脚は、ミリ単位、時にはミクロン単位の精度が要求される場合があります。部品のガタつきは動作不良や寿命短縮に直結するため、超精密加工技術に加え、加工後の測定・検査、組立精度に至るまで、品質管理体制を持つ企業を選ぶことが重要です。

ロボットの滑らかな動作は、部品の「精度」が大きな鍵を握ります。

利用シーン別に見る、素材選定の考え方

ロボットがどのような場所で、どのような作業を行うかによって、求められる性能が大きく異なります。そのため、部品に使用する素材や表面処理の選定は、ロボットの能力を引き出し、長期間安定して稼働させるためのポイントです。ここでは、具体的な利用シーンを想定しながら、素材と表面処理の選定基準について解説します。

単に「軽い」「強い」といった一般的な特性だけでなく、ロボットの具体的な用途に応じて最適な素材を見極めることが肝心です。

【ケース1】山林や砂利道など、過酷な不整地を走破するロボットの「脚」

求められる特性

・高い強度と靭性(じんせい)、耐摩耗・耐食性
岩や障害物への衝突、凹凸のある路面からの衝撃に耐える強さとしなやかさ。砂利や土との摩擦による摩耗を抑える必要があります。雨水や泥、場合によっては融雪剤などによる腐食を防ぐ。

候補となる素材と処理の例

・アルミニウム合金(高強度タイプ、例:A7075 超々ジュラルミン)
軽量ですが、耐衝撃性や耐摩耗性では鉄鋼系に劣る場合があるため、肉厚設計や表面硬化処理(硬質アルマイトなど)が重要になります。長時間バッテリーで駆動するロボットの場合は、軽量化に最適です。

・高張力鋼(ハイテン鋼)
自動車の足回り部品などにも使用され、高い強度と靭性を持ちながら、比較的コストを抑えられます。防錆のための塗装やめっき処理は必須です。

ケース2:食品工場や医薬品工場など、衛生管理が求められる環境で使用されるロボットの「アーム」や「脚」

求められる特性

・耐食性
洗浄剤や殺菌剤に対する高い耐性。食品や薬品に影響を与えない素材。

・非汚染性
食品や薬品に影響を与えない素材である必要があります。

候補となる素材と処理の例

・ステンレス鋼(SUS304, SUS316, SUS316Lなど)
耐食性に優れ、衛生的な環境で広く使用されます。特にSUS316Lは耐孔食性に優れています。表面は電解研磨などで平滑度を高めることがあります。

・表面処理されたアルミニウム合金
耐食性の高いアルマイト処理を施し、さらに撥水性や防汚性を高めるコーティング(例:フッ素樹脂コーティング)を組み合わせることもあります。

部品一体化と「軽く、強く」の追求

部品点数が多岐にわたり、流線形(曲線)など複雑な構造を持つことが一般的です。部品をなるべく一体化することで、組み立て工数の削減、コストダウン、さらには軽量化や高強度化に繋がり、ロボット全体の性能向上につながります。

「見えない部分」の最適化で性能向上

例えば、多関節アームの内部には、モーターを駆動するケーブルやセンサーの配線、場合によっては空圧・油圧チューブなどが複雑に張り巡らされています。

これらを収納する溝や経路をアームの構造体自体に一体で設計・製造することで、以下のようなメリットが生まれます。

  • 組み立て工数の削減
  • 断線・接触不良リスクの低減
  • スリム化とデザイン性の向上
  • 軽量化

一体成形技術について

近年注目される金属3Dプリンティング(積層造形)などを活用することで、複雑な形状を持つ部品を「ひとつのもの」として作り出すことが可能になります。脚フレームと関節支持部を一体成形することで、部品点数の削減による軽量化はもちろん、溶接部などの応力集中箇所を減らし、衝撃に対する耐久性を高めることもできます。これらを踏まえて、委託企業選定を進める必要があります。

委託企業選定のステップ

1

要件の明確化

求める腕・脚部品の機能、性能、環境条件、生産量、予算など、具体的な要件を詳細に定義しましょう。

2

技術力と実績の評価

専門技術、過去の製造実績、品質管理体制、提案力などを総合的に評価し、技術的な信頼性を確認しましょう。

3

サポート体制の確認

柔軟な生産体制、納期対応、緊急時のリカバリー能力など、製造後のサポート体制も重視して選定しましょう。

【腕(アーム)・脚】各業界特有の検討事項

部品の委託製造企業を検討するにあたり、業界ごとに確認する事項、選定のポイントが異なります。例えば、清掃ロボットの場合、人の動きを検知する機構や、経路をマッピングする機能などが必要となります。

警備・監視ロボット向け

広範囲の移動と状況把握のための、軽量・高精度な腕・脚部品の製造ノウハウ。

警備・監視ロボットの腕・脚部品は、長時間の連続稼働に耐える耐久性と、精密なセンサー搭載を可能にする軽量性が必要な場合もあります。屋外環境での使用も考慮し、耐候性や防塵・防水性も確認しましょう。

主な使用場所

  • 大型施設
  • 屋外巡回
  • 災害現場
  • 危険区域

関連工程

  • 軽量化設計
  • 高強度材料選定
  • 防塵・防水処理
  • 電子部品内蔵設計
  • 衝撃吸収構造

対象となるもの

  • 多関節アーム部品
  • 走行用車輪・クローラー部品
  • センサーモジュール固定部
  • バッテリー収納部構造体

清掃ロボット向け

狭い空間での効率的な移動と清掃作業のための、堅牢性とコンパクト化を追求。

清掃ロボットの腕・脚部品は、頻繁な使用による摩耗に強く、狭い場所での取り回しを考慮したコンパクトな設計が求められます。洗剤や水に耐える素材や表面処理も重要です。

主な使用場所

  • オフィスビル
  • 商業施設
  • 病院
  • 工場

関連工程

  • 耐摩耗性向上加工
  • 耐水・耐薬品性コーティング
  • コンパクト設計
  • 低振動・低騒音設計
  • 駆動部防塵設計

対象となるもの

  • ブラシ・吸引ノズル支持アーム
  • 走行モーター筐体
  • 液体タンク固定構造
  • 段差乗り越え用脚部機構

その他多用途サービスロボット向け

介護、搬送、接客など多様な用途に対応する、カスタマイズ性と汎用性の高い部品製造。

介護、搬送、接客など、多岐にわたるサービスロボットの腕・脚部品は、特定の用途に特化したカスタマイズ性と、将来的な拡張性を考慮した汎用性が求められます。安全性と人との協調性も重要です。

主な使用場所

  • 介護・医療施設
  • 物流倉庫
  • 店舗・ホテル
  • 教育機関

関連工程

  • モジュール設計
  • 高いカスタマイズ性対応
  • 人との協調性考慮設計
  • 静音性・低振動加工
  • 安全規格適合設計

対象となるもの

  • 介護用アシストアーム
  • 搬送用自律移動台車シャーシ
  • 接客用ディスプレイ支持アーム
  • 教育用ロボットキット脚部

信頼できる製造パートナーを見つけるには

サービスロボットの腕・脚部品の製造委託先選びは、単なるコスト比較に留まりません。本記事で解説した「専門性と技術力」「素材・表面処理の知見」「部品一体化と軽量化・高強度化の課題対応」「柔軟な生産体制と緊急対応能力」といった多角的な視点から、自社のニーズに最も合致するパートナーを選定することが、プロジェクトの成功とロボット製品の市場競争力強化に直結します。長期的な視点で信頼関係を築ける企業を見つけることが、持続的な成長への鍵となるでしょう。