ロボットの「目」はカメラだけではない

「目」の選択を間違えると、失敗の元

今回はいつも述べている当社の「簡単ティーチングソフトRobotWorks」とは違う内容を述べる。

最近、筆者が産業用ロボットのコンサルタントとして、多くの企業を成功に導いている噂が広まってきたのか、当社に多くの企業から「ロボットの先端にカメラを付けて製品の検査をしたい」「カメラで製品の位置を把握して、ロボットで加工をしたい」という問合わせが来るようになった。

要するに、人間に例えると「ロボットは腕」「カメラは目」なのだからこの2つを組み合わせれば「検査」や「汎用的な加工」がうまくいくはず、という考え方である。

一見、この考え方は正しいように思えるが、実はこの安易な考え方がロボット導入の失敗の元である。

誤解がないように一言そえると「カメラがロボットに不向き」と断定しているわけではない。カメラ以外の選択肢もあるということを学んでほしい。また、ロボットメーカーの選択も重要である理由も述べる。

他の選択肢

まず、カメラ以外の選択肢を以下に3つ挙げ、その特徴も述べる。

（1）レーザーセンサー。高精度で高速判断ができる。熱にも強い。ただし、ちょっとした光で反応してしまう為、製品に光沢が無いこと、太陽光がささない場所での作業が必須条件となる。また、サビの凹凸、ほこり、水でも反応してしまうこともある。

レーザーセンサー。隣はプラズマ切断のヘッド

（2）超音波センサー。範囲が広く、レーザーの10倍にあたる10mくらいが可能。また、ほとんどの材質に対応可能。ただし、精度や判断速度が劣り、熱に反応してしまう。

超音波センサー。隣はプラズマ切断のヘッド

（3）接触センサー。文字通り接触して判断するのでミスが無く、確実性はダントツで優れている。ただし、ロボットを測定したい場所に当てにいく必要がある為、時間を要する。また、センサーを別のヘッドと同じ方向にすることができない（理由:ヘッドと干渉する）ため、測定のたびにロボットの体制を変更する必要があり、正確性に欠ける。よって、サイクルタイムと精度に余裕があれば、この選択になる。

接触センサー

また、価格に関してだが、これら3つ全て「高精度のカメラ」と比べると、ゼロが2つ違うほど安価である。さらに、この3つ全てを1つのロボットの先端に取り付けることも可能なため、製品や用途に応じて汎用的に使う手もある。

カメラの弱点

では、カメラは何が弱点かというと「範囲」「精度／コスト」、そして「時間」である。それぞれについて簡略に述べる。

（1）範囲
範囲が狭く、製品の大きさによっては、ロボットの先端にカメラを付けてロボットを動かしながら撮影をすることを繰り返さなければならない。なお、遠くから撮影すると範囲は広がるが、精度が大きく落ちるので、有用ではない。

（2）精度／コスト
例えば、カメラで撮影した画像を解析して検査などを行っても、画質が荒いとその分精度が落ちる。また、解析にも誤差があるので、カメラの画素数を上げれば何とかなるという単純なものではない。
また精度が高いカメラは非常に高額であり、通常ロボット1台に1つが必要なので、例えばロボットが5台あれば、カメラ5台分の投資が必要になる。となると、よほど多くの製品をさばかないと投資した額を回収できない。

（3）時間
これが最も素人に誤解されやすいのだが、意外に時間がかかる。「カシャっと撮影して終わりでは？」と思われるかもしれないが、撮影した画像を解析ソフトで解析する時間が結構かかる。さらに解析が100%うまくいくわけではなくエラーが起こるので、再度の解析を行うか、もしくはエラー後にどう処理をするか、を考慮したシステムにする必要がある。この解析とエラー系の処理時間を侮ると、サイクルタイムが膨大になり、人が作業した方がマシになってしまうことがある。そうなると、せっかく導入したロボットが埃を被る事態になる。

なお余談になるが、画像の解析ソフトは色々と販売されているが、購入したらそのまま現場で使えるということは有り得ない（顧客のために開発されたわけではないパッケージソフトが、現場にピッタリとマッチすることは有り得ない）。よって、解析ソフトのカスタマイズは必須であり、場合によってはほとんど1から開発をすることになる。そのためにはプログラム開発の知識が必要で、自社にプログラマーもしくはSE（システムエンジニア）がいる企業は良いが、一般的なものづくりの企業は、ソフトを得意とする企業に外注することになるだろう。

この外注の開発費用は、まともな企業に依頼すれば、ロボットシステム全体の費用を大幅に押し上げるほど高額になる。ちなみに、安価で済む企業に開発を依頼すると、見た目はうまく出来たように見えても、現場では悲劇を生むことになるのが「現場あるある」なので注意してほしい。

カメラが最適な用途

ロボットの「目」にカメラが最適な場合がある。それは、「コンベアにのっている製品を次々とロボットでピッキングする」「バラ積みされている製品をロボットでピッキングする」などの場合である。

これらは、たとえ乱雑なズレがあっても、フレキシブルなハンド（吸着など）を使用すれば、現場で特に問題が無いため、高額なカメラを使用する必要がない。何より上記のシステムは、「ロボット」「カメラ」「解析ソフト」を1つのパーケージにして販売&サポートをしている優秀な企業が存在するので、そこに任せるのがよいだろう。

メーカーやSIerへの丸投げは失敗の元

問題はそれ以外の用途であるが、まず注意点を述べる。

「カメラ（センサー）メーカー、もしくはSIerに相談すれば、うまくいくのでは？」という安易な発想は最大の失敗の元である。なぜなら、カメラメーカーは、顧客にとってベストなロボットシステムを推奨するのではなく、自社が販売している高額なカメラ（やセンサー）が売れる方向に顧客を誘導する。

SIerも同様で自社が得意としているロボットシステムに顧客を誘導する。つまり、顧客にとってベストではないロボットシステムを導入することになり、結局は手作業に逆戻りになってしまうパターンが日本では非常に多い。

特に日本では、有名なカメラ（センサー）メーカーやSIerは、大企業から降りそそぐ大量のお金に酔い、ロボットシステム発展への熱量を失い、あぐらをかいているので注意が必要だ。

実績とは「売上」ではなく「顧客の喜びの声」

話が少しそれてしまうが、筆者がこれらを厳しく指摘するわけは、彼らが「実績」と自賛しているのは、「売上」や「取引先」であり、「顧客の喜びの声」ではない。その証拠に、彼らに「実績は？」と聞いてみれば、「売上」と「取引先」を自賛するが、具体的な「顧客の喜びの声」は聞けないだろう。

「ではロボットシステムのコンサルタント会社に聞けばよいか？」というと、それも注意が必要だ。「ロボットシステムのコンサルタント会社」が日本にいくつかあるが、上記と同様で具体的な「顧客の喜びの声」を聞けないだろう。

コンサルとテストは重要

話を元に戻すと、ではどうすれば良いのかというと、実はシンプルで、「多くの顧客から評判の良い優秀なコンサルタントに知恵を借り、ロボットシステムの構想を助言してもらう（更にチェック役もお願いする）」、そして、そのロボットシステムを発注前に必ず「テストをできるだけ現場に近い環境で行う（できるだけ、と記載したのは受注側からすると、受注前に完璧な環境を構築しテストすることは不可能なため）」の両方を行うことである。

「優秀なコンサルタント」であれば、多くの成功例・失敗例を全国の工場で見てきているため、最適なシステムを提案してくれる。しかも、カメラ（やセンサー）メーカーやSIerが身勝手な納品をしたときに、素人だと「見た目が立派なロボットシステム」に善悪を判断できずに検収してしまうところ、後で問題が起きないように厳しいチェックも行ってくれる。

ロボットメーカーの選択も間違えると失敗する

最後に、「目（カメラ／センサー）」さえ正しく選択できれば、成功するわけではない。ロボットメーカーによって、向き／不向きがある。

例えば、「目」によって取得したデータからロボットを動かしたい場合、そのデータや作業用途に合わせてロボットプログラムをカスタマイズしなくてはならない。その「カスタマイズ性（汎用性）」がロボットメーカーによって、「かなり大きな違い」があるため、このことも決して軽く見てはならない。

これは非常に奥が深く、さまざまなロボットメーカーのプログラムにも精通していないと判断できず、「このロボットメーカーなら絶対に大丈夫」という単純なことでもない。

例えば、プログラムのカスタマイズ性（汎用性）があまり無いロボットメーカーであれば、できることに縛りがある（例えば、ロボットコントローラとパソコンとリアルタイムでデータの送受信ができない、もしくは文字列の操作ができない、等々）。

しかし、その代わりプログラムが簡略で分かりやすいため、他社メーカーより開発しやすいだけでなく、ロボットプグラムに精通していない工場の現場作業者でも簡単に編集ができるという利点がある。

さて、もっと言いたいことはたくさんあるが、とてもこのコラムでまとめることができないので、ここまでとする。

「ロボットの目は何を選択すべきか」「目、以外の選択はどうするか」に関して、筆者でよければ、遠慮なく相談してほしい。

参考：富士ロボット