三菱电机开发出了利用多轴机器人的组装系统样机，具有可拣选线缆等弯曲不定形柔性物体并将其顶端的接头插入基板的能力。两台6轴机器人组合使用了该公司自主开发的部件，包括高速识别柔性物体的三维传感器，以及准确识别接头及螺钉插入状态的力传感器等，组装时间与以往只靠人工操作进行单元生产时相当。
应用于单元生产所面临的课题
不仅在日本，就连人工成本不断高涨的海外生产基地实现生产自动化对于削减成本也至关重要。三菱电机在福山工厂导入了利用机器人的布线用断路器的组装生产线 1）。在设计时就预先考虑到使用机器人组装的问题，扩大了机器人的应用范围，并大幅缩短了工作时间。
另一方面，应对生产方式由少品种大量生产到多品种少量生产再到变种变量生产的变化，容易切换生产品种的单元生产方式非常有效。但是，鉴于人工操作存在的误差、劳动人口减少等因素，即便是单元生产希望通过机器人实现自动化的需求强烈。
不过，在单元生产中使用机器人也存在诸多课题。比如：供应散装部件及安装柔性物体对于机器人而言非常困；随着制造产品的更滑，设定机器人的工作程序需要时间；应对意外情况（错误）的能力差等。
为克服这些课题，三菱电机决定开发利用机器人的单元生产系统，并与京都大学合作开发出了捡拾散置部件的技术等。另外，此次还挑战了柔性部件的安装作业。
分两步装配线缆
此次开发的样机通过用线缆连接各基板后以螺钉固定外盖来组装马达用放大器（图1）。具体工序是先从散装线缆中分拣出一条线缆，将线缆的一个接头插入预先固定在机壳上的第一块基板。然后用螺钉将第二块基板固定在第一块基板上，再插入另一个接头。最后一道工序是加上外盖，以螺钉固定。 
图1：利用机器人的单元生产系统，可操作柔性物体。
右侧的机器人A负责线缆的拣选与定位（装配到夹具上），左侧的机器人B负责将接头插入基板并用螺钉固定等。
这一工序由2台多轴机器人分担（图2）。第一台机器人（以下称机器人A）负责从散装线缆中拣选出线缆，在操作台上装到夹具（暂置）上。第二台机器人（以下称机器人B）负责将已装在夹具上的线缆插入基板的接头。向基板和外盖插入螺钉和拧紧也由机器人B来负责。移动基板、外盖及夹具则由2台机器人分担。
图2：单元生产系统的配置
由2台机器人进行组装，机器人A负责拣选线缆并将其装配到夹具上，机器人B负责将线缆接头插入基板并用螺钉固定基板和外盖。移动基板、外盖和夹具也由2台机器人分担完成。
三维传感器设置在机器人A的顶端以及操作台旁边。利用摄像头进行近红外光拍摄并识别三维形状。组装操作时，首先利用机器人A的三维传感器识别线缆的状态，并利用机器人A的手臂抓住靠近接头的部分（图3）。为了确认所持线缆的状态（接头的朝向等），将接头部分拿到固定式三维传感器前。再根据传感器确认的信息，调整接头的朝向，然后装到夹具上。
图3：机器人A的动作
抓着线缆，正要装配到夹具上（a）。根据三维传感器的信息拣选散装状态的线缆（b）。然后，先抓住一个接头，装配到夹具上，然后，轻轻抓着线缆，并顺着线缆移动机器人的顶端，以抓住另一个接头。
将一个接头装到夹具上之后，再顺着线缆寻找另一个接头，用固定式传感器确认接头朝向后装到夹具上。这样，不管线缆怎么弯曲，都能找到接头位置。
机器人B负责将装配到夹具上的线缆安装到基板上（图4）。由于夹具上接头的的位置及朝向都十分清楚，因此机器人B可直接抓住接头。为了缩短工作时间，采用了切换控制参数的方法，只在接头插入动作开始之前，也就是空间移动时提高速度。
图4：机器人B的动作
正在将线缆接头插入基板。在插入接头和拧紧螺钉时，能够根据力传感器的信息，灵活判断失误和自动恢复。
还支持自动恢复
此外样机系统还提高了应对意外情况的能力，具备可在拣选线缆时识别掉落、接头或螺钉插入错误以及自动恢复的功能。可利用三维传感器及力传感器提供的信息，通过长时间自动运转来提高工作效率。
如果插入接头时的反作用力过大，很有可能发生微小的错位。这种情况下，要根据传感器的信息找到准确的插入位置，再进行插入。插入螺钉时，还可以检测出螺钉与螺孔的位置及插入方向的偏差以及螺钉丢掉（抓握失败）等。
目前已确认此次的样机系统组装所需要的时间与依靠人工操作的单元生产相当。今后该公司计划将三维传感器、力传感器以及将二者结合在一起的控制技术等作为组件产品实现实用化。 （记者：中山 力）
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