人とロボットの協働作業をデジタルツイン化、トヨタが実証実験に協力：FAニュース

産業技術総合研究所は、人とロボットが協働できる作業環境のデジタルツインを開発した。実証実験にて、人とロボットが相互扶助する部品の取り出し作業を実施したところ、生産性を10〜15％向上させ、人の負担を約10％軽減することに成功した。

[MONOist]

　産業技術総合研究所（産総研）は2023年1月31日、人とロボットが協働できる作業環境のデジタルツインを開発し、実証実験を実施したと発表した。新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の「人と共に進化する次世代人工知能に関する技術開発事業」における成果だ。

　サイバーフィジカルシステムは、現実世界の情報を仮想空間に取り込み、分析した結果を現実世界にフィードバックして課題解決につなげるものだ。産総研が開発したデジタルツインをサイバーフィジカルシステムに活用することで、ロボットが各作業者のスキルや身体的な違いを考慮しながらサポートし、作業者はロボットが苦手な細かい作業をサポートするなど、人とロボットが相互扶助する作業環境を構築する。

サイバーフィジカルシステムのイメージ［クリックで拡大］ 出所：産業技術総合研究所

人とロボットが相互扶助する作業環境を構築［クリックで拡大］ 出所：産業技術総合研究所

　また、同デジタルツインを活用したサイバーフィジカルシステムは、人の身体やロボットの作業状態をリアルタイムで計測し、仮想空間のデジタルヒューマンやロボットモデルに瞬時に反映できる。反映後の力学的解析によって作業者の身体負荷を推定する他、作業者の安全のためロボットとの適切な距離を計算するなどが可能になる。

　デジタルツイン上の生産計画において、作業者かロボットどちらかの作業が遅れた場合は、人にとって負荷の少ない方法で作業分担を見直す計画を立案する。作業者のスキルや身体的な違いを踏まえて身体負荷を軽減しつつも、生産性を持続する、協調作業環境を構築できる。

　同システムの実証試験として、トヨタ自動車の工場における実際の部品供給作業を再現できる模擬生産工場を構築し、人とロボットによる自動車部品の協働取り出し作業を実施した。作業者の負担になる作業を、ロボットが優先的に担いながら手分けして作業を進めた結果、生産性を10〜15％向上させ、人の腰や肩にかかる負担を約10％軽減することに成功した。

　今後は、センサー系を簡素化することでコストを抑える他、ロボットの作業能力の向上、安全規格認証を進める。また、人が遠隔介入し、ロボットと異なる環境で作業をする応用事例を含め、さまざまな労働環境にデジタルツインを適用できるよう、共同検証を重ねていく。

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