導入事例：3Dプリンタがロボット開発の常識を変える「株式会社人機一体」

ここに画像 3Dプリンタが 「3Dプリンタによるラピッド ロボット開発の マニュファクチャリングは、 常識を変える 開発スピードの速いロボット 業界において非常に役に 立つ。プロトタイピングだけ にとどまらず、高性能で高強 何度も試作を重ね、改良する道具として 度を求められる最終製品の 3Dプリンタは非常に適している 製造機としても期待できる」 先端ロボット工学の社会実装を目指し、立命館大 学発のリアルテックベンチャー企業として創業し た人機一体。「これまで人が担ってきた重労働を 株式会社人機一体 ロボットが代替し、世界からフィジカルな苦役を 代表取締役 社長　金岡博士 なくす」をミッションに掲げ、長年ロボットの開発に 開発部　野村方哉氏 取り組んでいる。同社の技術力をアピールする大型 開発部　Nan Nan SUN（ソン ナンナン）氏 人型重機「零一式人機 ver.1.0」の開発には、大型の パーツと軽量化が欠かせなかった。そこで注目したの が、ストラタシスの FDM方式 3Dプリンタ「Stratasys F900」だった。ここで得られた経験と知識が、 実用化を目指し開発を進める高所重作業対応汎用 人型重機の試作機「零式人機 ver.1.0」に大いに生 かされることになった。 「鉄道会社のニーズに基づき開発した零式人機は、 線路の架線などのメンテナンスを行うロボットです。 人材不足が叫ばれる中、5年後、10年後を見越し、 これまでと変わらない保守点検を維持することを目的 としています」と語る金岡博士。「試作機とはいえ、 社会実装のためには可能な限り実用に近い形にする 必要があります。モーターや減速機などの重要な 機械要素と、3Dプリンタのパーツで 95％ぐらいを 豊富な材料を選べ、大型造形に対応。本格的なマニュファクチャリングを 実現する工業グレードFDM方式 3Dプリンタ「Stratasys F900」 ケーススタディ

2 占めています。その点でも、この零式人機は できるという点で、私にとって 3Dプリンタは 『フル 3Dプリンタ製』とも言えるんです」。 なくてはならない存在です」。 大型パーツの一体製造による作業効率の向上 ただ、精度の高い部品を作るためには、設計者 エンジニアにとって 3Dプリンタは欠かせない の経験値やノウハウが求められると野村氏は 指摘する。その解決の一つとして、ストラタ 「零式人機はアクチュエーターユニットなどの シスのエンジニアとの連携が重要だと言う。 構成をできるだけ最小限にし、小型の人型重機 「簡単な設定でも造形はできますが、どうしても を作るというコンセプトで進めてきました」と 反ってしまったり、小さな穴があいてしまったり 話すのは、開発部でハードウェアの設計、3D する。そんな時は、エンジニアの方から情報を プリンタ部品の造形、組み立てを行う野村 提供していただき解決しました。開発の初期段階 方哉氏。金属だけで作るとどうしても重くなり、 ではずいぶん助けてもらい、最適な造形ができま モーターなども大きくなってしまう。そこで、 した」。 3Dプリンタを使い部品形状や内部密度の 抜本的な設計変更で、強度を維持しつつ、 破損してもすぐに再造形できるスピードと 大幅な軽量化に成功した。「もし金属だけで パイロットの気分をあげる自由な造形が魅力 作っていたらあと 200kgほど増えていたかも しれません。腕が重ければ、肩のモーターに 人機一体でプログラミングやロボットパイロット、 負荷がかかりますし、軽くなることで当初の 広報とマルチに活躍するソン ナンナン氏も 3D 計算よりも重いものを持ち上げられるように プリンタの有用性を認める。「試作を重ね、 なるのでメリットは大きいですね」。 ロボットを動かす際にさまざまな調整を加えるの ですが、調整不足や操作ミスなどで、どうしても 開発には造形スピードの速い「Fortus 450mc」 パーツを壊してしまうことがあります。3Dプリン と、シリーズ最大の造形サイズを可能とする タで作った部品が多ければ、すぐに作り直し復帰 「Stratasys F900」を使用したが、どのように できるので、コストや時間的な面で大きなメリット 使い分けていたのだろうか。「腕のユニットは があります」。 それほど大きくないので Fortus 450mcを使って います。胸部も分割すれば450mcで作れますが、 パイロットの手になじむ操縦かんをはじめ、イン 一体で作れば強度が高く、設計の時間も短縮でき ダストリアルデザインを意識したロボットの外装 るので F900で造形しています。一体化している 材などを造形した。「以前は金属でフレームを ので組み立ての必要もないし、切削などの 作って強度を保ち、あとから外装をパコッと 後工程がいらないため作業効率もあがりました。 はめる形でしたが、3Dプリンタを使うことで、 ソフトウェアも使い勝手が良く、自由な設計が 強度部材にもなりながら、装飾性のあるデザ 零式人機を操る操縦かんやレバーは、パイロットの手に馴染む 「Fortus 450mc」を操る野村氏。機能美を追求した骨格であ よう3Dプリンタで造形。より繊細な操作が実現した り外装材を兼ねたパーツが零式人機を形づくる ケーススタディ

3 インを入れられるようになりました。カッコいい アピールしていきたと思います」。ストラタシス ロボットの方が、パイロットも楽しくなりますか の 3Dプリンタと同社エンジニアの技術力が、 ら」と笑う。また、ロボットの軽量化に成功した スピードと精度が求められるロボット開発の現場 ことで、モーター制御のチューニングも簡単に を支えている。 なり、3Dプリンタの導入はプログラマー的にも メリットがあったと話す。 高精度で、強度に優れた材料を使える 「Stratasys F900」が未来を照らす ロボット開発には構成するパーツにも高い精度 や耐久性が要求される。さまざまな先端技術を 統合し、それぞれのポテンシャルを最大化する ためには、現状ではストラタシスの 3Dプリン タ以外に選択はない、と金岡博士は強調する。 「金属部品やモーターは外注しますが、それ 以外は 3Dプリンタで内製しています。設計も、 アセンブリも、すべて自社内です。10人にも 満たない小さな会社でも、こんなに大きく複雑な ロボットを開発できるのは、3Dプリンタの使用 を前提にした設計だから。最終製品にも可能な 限り3Dプリンタの技術を導入し、我々のロボット 工学技術のノウハウと合わせ、新たな技術として 「Fortus 450mc」と「Stratasys F900」を使い分け零式人機を開発。まるでロボットが 体の延長であるかのようにスムーズで、強力かつ高速・高精度な操作を可能とする ケーススタディ

4 金属と嵌合（かんごう）し強度を出した。3Dプリンタの精度の高さが分かる 株式会社 ストラタシス・ジャパン 東京本社 / ショールーム 大阪支店 / ショールーム 〒 104-0033 〒 540-6319 東京都中央区新川 1-16-3 大阪府大阪市中央区城見 1-3-7 住友不動産茅場町ビル 3F 松下 IMPビル 19F TEL. 03-5542-0042 TEL. 06-6943-7090 FAX. 03-5566-6360 FAX. 06-6943-7091 www.stratasys.co.jp ISO 9001:2015認証取得済 © 2021 Stratasys. All rights reserved. Stratasys、Stratasysロゴ、FDMは、Stratasys, Inc.の登録商標です。Fortus、Fortus 450mc、F900は、 Stratasys, Inc.の商標です。他の商標は、すべて各所有者の財産です。ストラタシスは、非ストラタシス製製品の選択、性能、使用に関して一切の 責任を負いません。製品仕様は予告なく変更される場合があります。 CS_FDM_Jinki-Ittai_202107_JP ケーススタディ