【関節・多自由度】部品の製造企業の選び方

サービスロボットの「関節・多自由度部品」は、人間のような滑らかな動作や複雑な作業を可能にします。これらの部品は、単に動くだけでなく、高精度な位置決め、高速応答、そして過酷な環境下での耐久性が求められます。製造には技術とノウハウが必要です。

特有の機能要件

「関節・多自由度」部品に特有の動きとして、角度を変えた動きを繰り返し行うことがあります。そのため、設計段階からのシミュレーション、試作における検証、そしてミクロン単位での加工精度が必要となる場合もあります。

アクチュエータ、センサー、減速機が一体となったユニットでは、各要素の連携と調整が重要です。要件は以下の点に注意して検討する必要があります。

• 衝撃が加わった際の、力を逃がす構造
• 部品を集約した際のサイズはどの程度か
• 稼働範囲はどの程度か
• 試作、負荷試験までに掛かる時間（複雑な構造であるため）

高集積化とユニットとしての完結性

タイヤやグリップなどは「先端の部品」として、力を伝える役割に特化します。「関節・多自由度」は、「動きの源泉」であり、動力源（モーター）、力の増幅（減速機）、位置・速度の検出（エンコーダ）、そしてそれらを支える構造（ハウジング、軸受）が、極めてコンパクトな空間に一体化されている必要があります。委託製造を依頼する場合、どの部品をどこまで外部に委託するのかについて、検討しておくことが大切です。

部品交換のしやすさ、メンテナンスを設計の段階で検討しておく必要があります。

高性能な関節・多自由度機構を実現するには、単に部品を作るだけでなく、ロボット全体の性能向上に貢献できるパートナー選びが重要です。

「動作精度」と「長期信頼性」を担保する超精密加工技術と検査・評価体制

関節部品は、μm（マイクロメートル）単位の寸法精度や幾何公差が要求されることがあり、これを実現するには高度な精密加工技術（研削、ホーニング、放電加工など）を擁しているか、確認しましょう。また、完成した関節ユニットの動作試験（可動範囲、バックラッシュ、繰り返し精度、耐久試験など）を、実際の使用条件に近い環境で実施できる設備とノウハウを併せ持つ企業を選定すると安心です。稼働回数が多い部分となるため、不良・故障の少ない製品を安定して供給できれば、長期的な自社の信頼につながります。

以下は、製造企業に対して事前に確認をしておきましょう。

• 試作段階での対応力（設計の協力、試作する素材の柔軟性）
• 設計変更や仕様調整への柔軟性
• 試作からの量産移行ノウハウ
• 部材調達から最終検査までの一貫体制

「小型軽量化」と「高トルク・高剛性」という相反する要求を両立させる提案力と実績

特に人との協働や移動を伴うサービスロボットでは、関節ユニットの小型、軽量化が商品電力削減といったエネルギー効率、運動性能、安全性に直結します。一方で、必要な作業を行うためには十分なトルクと、外力に対する剛性も求められます。これら相反する要求を両立させるには、材質選定（例：チタン合金、高張力アルミ、CFRPなどの軽量高強度材）、構造解析（FEM解析など）に基づいた最適設計、そして精密な部品加工と組立技術が必要になります。製造企業には、単に図面通りに作るだけでなく、例えば「この部分の肉厚をもう少し薄くしても強度計算上問題ないか」「この材質ならより軽量化できるが、コストと耐久性のバランスはどうか」といった、設計段階からの積極的な提案力が求められます。過去に同様の課題を解決した実績や、異種材料の組み合わせによる最適化提案ができる企業は、より高度な関節ユニット開発のパートナーとなり得ます。

サービスロボットの関節・多自由度部品の製造企業選定は、ロボットの性能、信頼性、そして市場競争力を大きく左右する戦略的な意思決定です。単に部品を製造するだけでなく、設計段階からの技術支援、試作から量産までの一貫した対応、そしてアフターサポートまでを含めた総合的なパートナーシップを築ける企業を見つけることが重要です。本記事でご紹介したポイントを参考に、貴社のロボット開発を成功に導く最適な製造パートナーを選定してください。