ROKAEは、xMateシリーズを発表して以来、一貫して柔軟性と高性能を両立させる技術を追求し、業界の発展をリードしてきました。このたび発表されたxMate CR35シリーズは、最大可搬重量を45kgまで向上させるとともに、さまざまな技術革新を通じて、大負荷協働ロボットの新たな基準を確立しました。本特集では、xMate CR35シリーズのハードウェアおよびソフトウェアの技術革新と、それが業界にもたらす価値について詳しく紹介します。
1 物理的限界を超える：「高負荷かつ柔軟」な設計を実現
xMate CR35シリーズは、最大可搬重量45kg、最大リーチ2246mmという業界最高水準を達成しました。可搬重量の向上と作業半径の拡大を実現しながら、本体重量を従来の産業用ロボットと比べて50%軽量化し、高負荷でありながら柔軟な動作を実現しました。その主な技術要因は以下の通りです。
1.1 本体設計
l 軽量化設計：独自開発のモジュール型関節を採用し、モーター、ドライバー、減速機、デュアルチャンネルエンコーダー、センサーの統合技術を最適化。モジュール設計により、高い統合度と軽量化を実現。
l 小型ベース：床への固定が不要で、さまざまな生産ラインに柔軟に導入可能。
l コンパクトな制御キャビネット：本体と制御キャビネットの接続は1本のケーブルのみで、配線と設置作業を簡素化。
l 多様な設置方式に対応：床置き、天吊り、壁掛けのいずれにも対応し、設置環境の制約を軽減。
協働ロボットの可搬重量やリーチが拡大するにつれ、軽量化と剛性のバランスを取ることがますます難しくなっています。特に柔軟性を備えたロボットは、高加速度・高減速度の動作や高速なサイクルタイムが求められる生産環境では振動が発生しやすくなります。一般的な競合製品では、加速度を抑える、制御ゲインを下げる、単純な補償を行うといった手法で振動を軽減していますが、これではサイクルタイムや軌跡精度が犠牲になってしまいます。ROKAEは、以下の技術的改良により、この課題を解決しました。
1.2 機械構造の最適化
l 高剛性構造：第1・第2軸にRV減速機を採用し、本体剛性を従来比で10倍向上。
l 高度な振動抑制機能：関節のマルチセンサー融合によるリアルタイム振動制御を実現し、全速度範囲における振動とエンドエフェクタの揺れを大幅に低減。これにより、サイクルタイムや軌跡精度を損なうことなく高精度な動作が可能。
2 モーションコントロール技術：ハードウェア性能を最大限に引き出す
従来の協働ロボットは安全性を確保するために速度を制限することが一般的でした。しかし、特に従来の産業用ロボットを使用してきた企業では、協働ロボットにもその利点を維持しながらサイクルタイムの短縮と生産効率の向上が求められています。ROKAE xMate CR35シリーズは、OptiMotionとTrueMotionの2つのコア制御技術を活用することで、安全な協働環境のもと製造現場の要求に応える高精度な動作性能を実現し、位置繰返し精度±0.05mm、ツール端最大速度6m/s以下、軸速度20%向上を達成しました。さらに、部品の過負荷を防ぎ、長期的な信頼性を確保することで、安定した動作を維持します。
2.1 OptiMotion&TrueMotion
l OptiMotion：高精度な動力学モデルとパラメーター同定技術を活用し、動力学モデルに基づく最適な軌跡計画を実現。これにより、軌跡速度が最大20%向上。
l TrueMotion：速度に依存しない軌跡生成技術、高精度誤差補正、慣性フィードフォワード制御を統合。どの速度でも同一の軌跡を高精度に実現し、精度1mm以内を維持。
l 動力学パラメーターのモデリング：モーターの性能を最大限に引き出しながら、モーターや減速機などの主要コンポーネントの寿命を30%延長し、過負荷による性能低下を防止することで、メンテナンスコストを大幅に削減。
3 安全システムの強化：多層防護システム
3.1 高度な安全機能
l SIL3対応の独立安全コントローラー：独立型の制御キャビネットにより、豊富なI/Oリソースと高い拡張性を提供。内蔵の安全コントローラーはTÜV認証を取得しており、機能安全はISO 13849-1:2015規格に準拠し、PL d, Cat.3の安全基準を満たす。
l 二重冗長化安全設計：エンコーダーとセンサーがリアルタイムでロボットのデータを監視し、センサーやコントローラーの故障による安全リスクを排除。
l 21項目のTÜV機能安全認証：ISO 15066に規定される、人とロボットが並んで作業する際の安全認証要件に完全に適合。
l 吸着摩擦式ブレーキ：従来のピン式ブレーキと比較して制動距離を80%短縮し、突発的な状況にも迅速に対応可能。さらに、停電時でも落下を防止し、安全性を確保。
3.2 インテリジェントな安全保護システム
l 段階的な安全エリア管理：ユーザーはSafety Area-1、Safety Area-2、Stop Areaといった安全エリアを自由に設定でき、ロボットがこれらのエリアに進入・退出する際、事前に設定した安全動作を自動的に実行可能。
l 作業エリアの安全制御：ユーザーは関節やエンドエフェクタの動作範囲を自由に設定可能。ロボットの動作範囲を「バーチャルフェンス」内に制限し、指定された境界を超えないように管理可能。
l 衝突安全保護機能：高精度な動力学モデルに基づいた衝突検知アルゴリズムを採用し、ロボットが外部からの衝撃をリアルタイムで検出。異常な衝撃を感知すると、速やかに動作を停止し、安全な位置に回避することで、ロボットや設備、作業者を保護。
4 操作性の向上：使用ハードルの低減
4.1 プログラミング不要・ティーチング不要・簡単操作
l グラフィカルプログラミング：直感的なGUIとウィザード形式のパラメータ設定・プログラミングインターフェースを採用し、ユーザーフレンドリーな操作性を実現。専門知識がなくても、簡単にロボットをプログラムし、すぐに運用可能。
l 多様なアプリケーションパッケージ：パレタイジング、ソーラーパネル、トレイハンドリングなど、さまざまな用途に対応した専用パッケージを提供。
- パレタイジングパッケージ：内蔵のプリセットパレタイジングパターンにより、プログラミング不要で、グラフィカルインターフェースの指示に従うだけで簡単に設定可能。ワンクリックで実行ができ、製品やパレットの寸法を入力すると、自動で積層パターンとパレタイジング経路を生成。
- ソーラーパネルパッケージ：セルの挿入、レイアウト、搬送などの作業に対応し、ユーザーの操作負担を大幅に軽減。機器の大量導入・複製を容易にする。
- トレイハンドリングパッケージ：トレイ作業のパラメータを設定し、自動でワークの位置データを生成。専用コマンドと組み合わせることで、トレイハンドリングのプログラミング負担と作業量を大幅に削減。
5 まとめ
映画『哪吒之魔童降世』が100億元を超える興行収入を記録し、世界の映画史に名を刻んだ背景には、中国アニメーション業界が40年をかけて下請け作業から独自の東洋美学を確立するまでの努力がありました。この歩みと同じように、ROKAEを含む4社の中国ロボットメーカーがグローバルTOP10に躍進したのも、10年間にわたり「困難でも正しい道」を選び続け、技術革新に挑戦し続けた結果です。新製品を発表するたびに変わるのは単なる技術仕様ではなく、まるで「風火輪（フーフォールン）」のように、次のステージへと加速し続ける成長のスピードです。アルゴリズムの最適化が進むごとに、中国製ロボットが世界の最前線へと近づいています。
2023-2024年工业机器人出货品牌份额TOP10
MIR DATABANKの最新データによると、2024年の中国産業用ロボットメーカーの市場シェアは52.3%を突破し、ROKAEを含む4社がグローバルTOP10入りを果たしました。2017年にTOP10入りした中国企業はわずか1社に過ぎなかったことを考えると、その成長は目覚ましいものです。
しかし、これで終わりではありません。これからもさらなる挑戦が待ち受けています。私たちは、強い信念とたゆまぬ努力で進み続けなければなりません。目指すのは単なる中国製ロボットの成功ではなく、「スマート製造」の時代において、新たな価値を生み出すことです。まるで哪吒が蓮の花から生まれ変わったように、中国のスマート製造もまた、核心技術の自立という試練の炎を乗り越え、自らの「ものづくりの魂」を鍛え上げることでしょう。
