産業用ロボットを導入しても、動作を教え込む「ティーチング」ができなければロボットは動きません。しかし「ティーチングとプログラミングは何が違うのか」「どの手法を選べばよいのか」と迷う担当者は少なくありません。本記事では、ロボットのティーチングとプログラミングの関係を整理したうえで、代表的な4つの手法の特徴、手法の選び方、導入時に押さえておきたいポイントを解説します。
ティーチングとロボットプログラミングの関係
ティーチングとは「ロボットに動作を教える作業」
ティーチングとは、ロボットに「どの位置へ、どの順番で、どのような速度で動くか」を教え込む作業のことです。ロボットは自分で作業内容を判断できないため、人が動作の手順を登録して初めて、溶接や搬送、組み立てといった作業を繰り返し実行できるようになります。教えた内容は「教示データ」や「プログラム」としてロボットの制御装置に保存され、必要に応じて修正や再利用が可能です。
プログラミングはティーチングを実現する手段のひとつ
「ティーチング」と「プログラミング」は混同されがちですが、両者は対立する概念ではありません。ティーチングという目的を達成するための手段として、コードを書くプログラミングもあれば、実機を手で動かして教える方法もあります。つまりロボットプログラミングは、ティーチング手法のうちの一種と捉えると理解しやすいでしょう。実際の現場では、動作の骨格をプログラミングで作り、細かな位置調整を実機で行うなど、複数の手法を組み合わせるのが一般的です。
ロボットのティーチング手法4種類と特徴
ダイレクトティーチング
ダイレクトティーチングは、作業者がロボットのアームを直接手で持って動かし、その動きを記憶させる手法です。プログラミングの知識が不要で、直感的に教示できるため、協働ロボットで広く採用されています。一方で、人の手で動かすため位置の精度にはばらつきが出やすく、高速・高精度が求められる工程にはあまり向きません。小型ロボットや、頻繁に作業内容が変わる多品種少量生産の現場と相性がよい手法です。
オンラインティーチング（ティーチングペンダント）
オンラインティーチングは、ティーチングペンダントと呼ばれる操作端末を使い、実機を少しずつ動かしながら位置を登録していく手法です。産業用ロボットで最も普及している方法であり、実際の設備や治具を見ながら教示できるため、現物との誤差が生じにくいのが利点です。ただし、教示中はロボットを止める必要があるため、生産ラインを停止させることになります。また、複雑な動作を作る際は登録点が多くなり、作業時間が長くなりやすい点にも注意が必要です。
オフラインティーチング
オフラインティーチングは、パソコン上のシミュレーションソフトでロボットや設備の3Dモデルを再現し、仮想空間で動作プログラムを作成する手法です。実機を止めずに教示作業を進められるため、生産への影響を最小限に抑えられます。複雑な軌道の作成や、複数のロボットが干渉しないかの事前検証にも強みがあります。一方で、専用ソフトの導入コストや操作を習得する時間がかかるほか、シミュレーションと実機の間には必ずわずかな誤差があるため、最終的には実機での補正が必要になります。
AIによる自動ティーチング
近年注目されているのが、カメラやセンサーとAIを組み合わせ、ロボット自身に動作を生成させる手法です。ワークの位置や形状をその都度認識して動作を決めるため、ばら積みされた部品のピッキングなど、従来は教示が難しかった作業にも対応できます。ただし、精度や安定性は学習データや環境に左右されるため、現時点では従来のティーチング手法を完全に置き換える段階には至っていません。人手による教示を補完する技術として活用するのが現実的です。
ティーチング手法の選び方
作業の精度と複雑さで判断する
手法を選ぶ際にまず確認したいのが、作業に求められる精度と動作の複雑さです。単純な搬送やパレタイジングであれば、ダイレクトティーチングやペンダントによる教示で十分対応できます。一方、溶接や塗装のように連続した滑らかな軌道が求められる作業や、干渉物の多い環境での作業は、オフラインティーチングで綿密に軌道を設計したほうが品質を安定させやすくなります。
生産ラインの停止可否で判断する
ロボットを止められる時間がどれだけあるかも重要な判断軸です。稼働率の高いラインでは、教示のたびに設備を止めるオンラインティーチングは大きな損失につながります。この場合、オフラインティーチングで事前にプログラムを作り込み、実機での確認を短時間で済ませる運用が適しています。逆に、立ち上げ前の設備や稼働率に余裕がある場合は、オンラインティーチングのほうが手軽で確実です。
社内のスキルと段取り替えの頻度で判断する
教示作業を誰が担うのかという視点も欠かせません。プログラミングに慣れた技術者がいない現場では、ダイレクトティーチングやペンダント操作を中心に据えるほうが定着しやすいでしょう。また、製品の切り替えが多い現場では、教示の手間そのものが生産性を左右します。プログラムを流用しやすいオフラインティーチングを軸に、段取り替えの負担を減らす設計にしておくと効果的です。
複数の手法を組み合わせるのが実務的
実際の現場では、ひとつの手法だけで教示を完結させるケースはむしろ少数です。たとえば、オフラインティーチングで全体の軌道と干渉チェックを済ませ、実機ではペンダントで数点の位置補正だけを行えば、ライン停止時間を大幅に短縮できます。協働ロボットであれば、ダイレクトティーチングで大まかな経路を作り、ペンダントで精度を詰めるといった使い分けも有効です。それぞれの手法の弱点を別の手法で補う発想を持つことで、教示にかかる時間と品質のバランスを取りやすくなります。
ティーチング導入・運用で押さえたいポイント
教示前に作業手順と座標系を整理する
ティーチングを効率よく進めるには、教示を始める前に作業手順を細かく分解し、ロボットの座標系や基準となる位置を決めておくことが大切です。基準が曖昧なまま教示を始めると、治具の位置が少しずれただけで全点を教え直す事態になりかねません。基準点を明確にし、ワーク座標を活用して教示しておけば、ずれが生じても補正が最小限で済みます。
教示データの管理とバックアップを徹底する
作成した教示データは、設備トラブルや制御装置の故障で失われる可能性があります。バージョン管理のルールを決め、変更履歴を残しながら定期的にバックアップを取る体制を整えましょう。誰が、いつ、どの部分を修正したかを記録しておくことで、不具合発生時の原因特定もしやすくなります。
実機での試運転は低速から段階的に行う
教示が完了しても、いきなり本番の速度で動かすのは避けましょう。まずは低速で1サイクルずつ動作を確認し、周辺設備や治具との干渉がないこと、ワークの把持や離脱が安定していることを確かめたうえで、段階的に速度を上げていきます。オフラインで作成したプログラムは特に、モデルと現物のわずかな差が思わぬ接触につながるため、初回の試運転は必ず人が立ち会って確認することが重要です。
安全対策と教示者の教育を並行して進める
ティーチング中は作業者がロボットの可動範囲内に立ち入ることが多く、通常運転時よりも接触リスクが高まります。安全柵や非常停止装置の設置に加え、教示時の速度制限や動作範囲の設定を必ず行いましょう。あわせて、産業用ロボットの教示等に関する特別教育を受けた人材を計画的に育成しておくことが、安定した運用につながります。
まとめ
ロボットのティーチングとは、ロボットに動作を教え込む作業であり、プログラミングはその手段のひとつです。ダイレクトティーチング、オンラインティーチング、オフラインティーチング、AIによる自動ティーチングにはそれぞれ得意な場面があり、作業の精度、ラインの停止可否、社内のスキルや段取り替えの頻度によって適した手法は変わります。教示前の準備、データ管理、安全対策を整えたうえで、自社の現場に合った手法を組み合わせることが、ロボット活用を成功させる近道です。
