どんな形状でも掴めるロボットハンド!?ユニバーサルジャミンググリッパとは?

    こんにちは!産業用ロボットの情報を発信しているROBoINです。[◎△◎]

    今回は、ロボットハンドの1種であるユニバーサルジャミンググリッパについてお話していきます!

    ロボット導入に必要な情報、進め方をおまとめしましたので、合わせてお読みください。
    ロボット導入に必要な情報や進め方はこちら
    『初心者必見!これを読めば導入に向けて大きく前進!ロボット導入に必要な情報をまとめました!①』

    ①ロボットハンドとは?

    ロボットハンドとは、ロボットアームの先端のワークを掴んだり色々な動作する部分を指します。
    まず、なぜハンド設計が必要なのか、そこから見ていきましょう。

    大前提として、各機器メーカーが扱っているロボット本体だけは、思い通りの動作はできません
    なぜなら、動作させたい内容や、掴みたいものによってハンドの形状が異なるからです。

    例えば、軽くて大きな段ボールを掴むために、大きなUFOキャッチャーのようなハンドを使うとしましょう。
    ハンドが大きい分当然可動分のスペースが必要になります。
    また、大きいということはそれなりに製造コストも大きくなりますし、剛性も下がる傾向にあります。
    こういった場合は、比較的小型に収まる”吸着ハンド”を使用したほうが良いでしょう。
    吸着ハンドは、標準化されているケースがあるため、システム自体の専用設計不要で比較的安価な傾向があります。

    逆に小さいスポンジのようなものの場合、
    スポンジは穴が沢山空いているため、吸着するための空気の吸い上げが行えません。
    しかし、ワーク自体が小型なのでチャック装置のようなハンドで掴むことができます。
    また、小型のハンドチャックも吸着ハンド同様、標準化されていることもあり、比較的安価です。

    このように、適材適所でハンドを検討する必要があります。
    また、お客様のご要望によっては、完全に専用品となることも多々あります。

    ②ジャミング転移について

    本題に入る前に、”ユニバーサルジャミンググリッパ”の”ジャミング”が何かお話していきます。

    ジャミングとは、一般的には、レーダーなど通信電波を別の電波によって妨害すること・・・
    ですが、ユニバーサルジャミンググリッパではジャミング転移のことを指します。

    砂や粉などの大きさを持った粒子が多数集合した粉体は、その中に含まれる粒子の密度があるしきい値より低い場合は、
    流体的に振る舞う一方、そのしきい値より高い場合は固体的な振る舞いを示します。
    この密度による状態変化をジャミング転移といいます

    難しいですよね・・・。ここでは、MR流体と呼ばれる、磁器粘性流体を使用します。

    なので、簡潔に説明すると“鉄や油、添加剤が混ざった液体”に磁力をかけると鉄粒子が半固体に成型されます。
    つまり、磁力をかける前は柔らかく、磁力をかけると固くなる、そんな性質がジャミング転移です。

    ③ユニバーサルジャミンググリッパ

    ユニバーサルジャミンググリッパは、前項のジャミング転移を活用して、様々な形状を掴むことができます。

    まさに漫画”ドラえもん”の手といってもよいでしょう。
    単体でも掴んだり、放したり、自由に行うことができますが、複数使用することで、
    更に簡単に正確に、その性能を発揮することができます。
    百聞は一見に如かず、以下の動画をご覧ください。

    ④真空を活用したユニバーサルハンドも?

    こちらは、最近でもSNSでバズっていた動画です。

    機構は違えど、こちらも同じく様々な形状を掴むことができます。
    ジャミング転移との差は、そのスピードでしょう。
    やはり、空気を出し入れするため、やや作業スピードが劣ります。
    しかし、ジャミング転移に使用するMR流体は、今でも高価です。一長一短といえるでしょう。

    ⑤最後に

    今回ご紹介した2つのハンド、どちらもまだまだ課題があります。

    気圧の変化や温度変化など、それらが硬度に関係しており、
    また、複雑な形状にも対応できるそのハンドの袋部分の強度もまだまだ向上が必要
    です。

    穴が開いてしまったら、そこから中身が漏れてしまいますもんね・・・。

    ハンドは数万回、数十万回以上使用されます。耐久性をしっかりと念頭に置いて、
    ランニングコストも視野に入れましょう。

    ハンドで複雑な形状対応を行うことも1つの手段ですが、
    製品形状をハンドに合わせることも解決方法としてあげられます

    製品性能に影響が出ない程度でフラットな面を設定する、
    危害性に問題がない程度で凸形状を作る、など、
    様々な形状検討でロボットハンドに対応することが可能となる場合があります。

    ぜひ、コストとご相談して、より効率的な製造ライフを!

    ロボットに関するご相談はROBoINまで

    いかがだったでしょうか。

    「もうちょっと知識を深めたい」という方はこちらのコラムをご覧ください!
    『初心者必見!これを読めば導入に向けて大きく前進!ロボット導入に必要な情報をまとめました!①』

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