コボットがケーブルタイを取り付ける

Oct 19, 2023

RULA は、高い姿勢負荷に関連する危険因子を特定するのに役立ちます。 イラスト提供：Tecnológico de Monterey

JSI は、時間や速度などの追加要素を考慮して RULA を補完します。 作業者が上肢の反復動作によって負傷するかどうかを予測できます。 イラスト提供：Tecnológico de Monterey

RULA は、さまざまな変数の中でも特に、組み立て作業中のアームの位置の角度を測定します。 写真提供：テクノロジコ・デ・モンテレー

研究者らは、組み立てボードの背面に協働ロボットを備えたワークステーションを設計しました。 この配置により、作業者と協働ロボットとの間の衝突の危険が排除されます。 2 つのボードを同時に完成させることもできます。 写真提供：テクノロジコ・デ・モンテレー

研究者の実験用ワイヤー ハーネスでは、向かい合う隅に 4 本のケーブル タイを取り付ける必要がありました。 写真提供：テクノロジコ・デ・モンテレー

アセンブラは、ハーネス アセンブリ ボードをワークステーションにロードします。 写真提供：テクノロジコ・デ・モンテレー

協働ロボットがケーブルタイをハーネスに取り付けます。 写真提供：テクノロジコ・デ・モンテレー

実際のアプリケーションの場合、エンジニアはケーブルタイを取り付けるための専用のエンドエフェクターを開発する必要があります。 写真提供：テクノロジコ・デ・モンテレー

RULA および JSI スコアは、人間とロボットの協働プロセスが、純粋な手動プロセスよりも人間工学的であることを示しています。 写真提供：テクノロジコ・デ・モンテレー

ある推定によると、ワイヤー ハーネスの組み立て作業の 90% は手作業で行われます。 その結果、ハーネス組立業者は、繰り返しの作業やぎこちない姿勢により、労働衛生上の問題を引き起こす危険にさらされています。 したがって、これらのプロセスを改善することは、生産性と人間工学の両方にとって重要です。

協働ロボットには、生産性を根本的に向上させ、人間工学を改善し、コストを削減する可能性があります。 おそらく協働ロボットは、ワイヤーの配線、ワイヤーの挿入、ワイヤーのテープ貼り付け、またはケーブルタイの取り付けに使用できる可能性があります。

しかし、これまでハーネスの組み立てプロセスに協働ロボットを適用することを検討した研究はほとんどありません。 たとえば、ある研究では、協働ロボットがハーネスボード上のワイヤーにスポットテープを貼るプロセスを効果的に自動化できることが実証されました。 別の研究では、協働ロボットが電気コネクタをうまく組み立てることができることが示されました。

一方で、ハーネスの組み立ては自動化に課題をもたらします。 実験室での研究では、ハーネスは決して変更されないため、協働ロボットのプログラミングは 1 回だけで済みます。 多品種のハーネス工場では、協働ロボットを常に再プログラムする必要があり、生産性の向上が損なわれてしまいます。 部品自体も別の課題を表しています。 ロボットは通常、ワイヤーやケーブルなど、予測できない方法で動く柔軟な物体を扱うのが困難です。 その結果、自動化の試みのほとんどは、ハーネスを所定の位置に固定するテーピングなどの作業に焦点を当てています。

私たちの研究では、ワイヤーハーネスにケーブルタイを取り付けるために視覚誘導型協働ロボットを使用する可能性を検討しています。 この作業は、電気、自動車、産業用ワイヤー ハーネスの製造を専門とするメキシコの小規模メーカーと協力して行われました。 同社の生産マネージャーはインタビューの中で、従業員にとって最も人間工学的な問題を引き起こすプロセスとしてケーブル タイの配置を挙げました。 私たちは、協働ロボットがその負担を軽減できるのではないかと考えました。 アプリケーションにマシン ビジョンを追加すると、理論的には、さまざまなハーネスで動作するように協働ロボットを再プログラムする必要があるという問題が解決される可能性があります。

私たちの研究では、ハーネス組み立て作業の人間工学を評価するために、Rapid Upper Limb Assessment (RULA) と Job Strain Index (JSI) という 2 つの方法論を使用しています。 RULA は、堅牢な人間工学評価方法です。 上半身のすべての手足の角度を測定し、筋肉の活動や加えられた力などの他の要素を考慮します。 JSI は、時間や速度などの追加要素を考慮して RULA を補完します。 さらに、JSI は、作業者が上肢の反復動作によって負傷するかどうかを予測できます。

RULA は、高い姿勢負荷に関連する危険因子を特定するのに役立ちます。 また、作業者の上肢にかかる過度の姿勢負荷による人間工学的問題も認識します。 RULA は、作業姿勢が許容できるかどうか、または変更、さらにはタスクの完全な再設計が必要かどうかを判断するスコアを提供します。