ダイレクトティーチング

ダイレクトティーチングとは、作業者がロボットアームを直接手で持って動かし、動作経路や姿勢を教示（ティーチング）する方法です。主に協働ロボット（コボット）で採用されており、ティーチペンダントを細かく操作しなくても直感的にロボットへ動作を教えられることが大きな特徴です。

従来の産業用ロボットでは、ティーチペンダントのジョグ操作によって座標を少しずつ動かし、位置や姿勢を登録していました。一方、ダイレクトティーチングでは、ロボットを**重力補償（Gravity Compensation）やフリードライブ（Free Drive）**などのモードへ切り替え、人がアームを軽い力で動かせる状態にして教示を行います。

協働ロボットには関節トルクセンサーや力覚センサーが搭載されている機種が多く、人が加えた力を検知し、自然な操作感でロボットを移動できます。目的の位置へ動かしたら、その位置を登録するだけでプログラムを作成できます。

例えば、

・ピック＆プレース

・マシンテンディング

・ネジ締め

・バリ取り

・研磨

・接着剤塗布

・検査工程

など、軌跡を手で教えたい作業に適しています。

ダイレクトティーチングは、FAIRINO、Universal Robots（UR）、FANUC CRX、DOBOT、JAKAなど、多くの協働ロボットで採用されています。

◆つまりダイレクトティーチングとは、

　ロボットアームを直接手で動かして動作を教える、直感的な教示方法です。

■ダイレクトティーチングの役割

ダイレクトティーチングの主な役割は、ロボットへの教示作業を簡単かつ短時間で行うことです。

主な役割は次のとおりです。

・位置教示

・姿勢教示

・軌跡教示

・段取り替え

・プログラム作成

・作業時間短縮

・初心者でも操作しやすい

・多品種生産への対応

◆つまりダイレクトティーチングは、ロボット教示を効率化するための重要な機能です。

■なぜ重要なのか

従来のティーチペンダントによる教示では、

・操作に時間がかかる

・専門知識が必要になる

・細かなジョグ操作が多い

・初心者には難しい

といった課題があります。

一方、ダイレクトティーチングを活用することで、

・短時間で教示できる

・直感的に操作できる

・教育時間を短縮できる

・段取り替えを迅速に行える

・多品種少量生産へ対応しやすい

など、多くのメリットがあります。

◆そのためダイレクトティーチングは、協働ロボットの使いやすさを支える代表的な機能となっています。

■基本的な考え方

ダイレクトティーチングは、一般的に次の流れで実施します。

1. 教示モードへ切り替える

フリードライブやダイレクトティーチングモードを有効にします。

2. ロボットを手で動かす

目的の位置・姿勢までアームを直接動かします。

3. 位置を登録する

現在位置をプログラムへ保存します。

4. 動作を確認する

再生して軌跡や姿勢を確認し、必要に応じて修正します。

◆つまりダイレクトティーチングは、動かす・登録する・確認するというシンプルな教示方法です。

■ティーチペンダントとの違い

混同されやすいものとしてティーチペンダント操作があります。

△ダイレクトティーチング

ロボットアームを直接手で動かして教示します。

△ティーチペンダント

ジョグボタンやタッチパネルを操作してロボットを動かし、位置を登録します。

つまり、

・ダイレクトティーチング＝手で動かして教示する

・ティーチペンダント＝画面やボタンで教示する

という違いがあります。

■オフラインティーチングとの違い

もう一つ混同されやすいのがオフラインティーチングです。

△ダイレクトティーチング

実機を直接動かして教示します。

△オフラインティーチング

PC上の3Dシミュレーションでプログラムを作成します。

つまり、

・ダイレクトティーチング＝実機で教示する

・オフラインティーチング＝PCで教示する

という違いがあります。

■製造業での活用

ダイレクトティーチングは、次のような用途で活用されています。

1. マシンテンディング

ワークの取り出し位置や投入位置を簡単に教示します。

2. ピック＆プレース

搬送経路を短時間で設定します。

3. バリ取り・研磨

加工面に沿った軌跡を手で教示します。

4. 接着剤・シーリング塗布

塗布ラインを直感的に登録します。

5. 検査工程

カメラ位置や検査ポイントを簡単に設定します。

◆つまりダイレクトティーチングは、位置や軌跡を頻繁に変更する工程で特に効果を発揮します。

■主なメリット

ダイレクトティーチングを利用することで、一般的に次のようなメリットがあります。

1. 教示時間を短縮できる

位置登録を素早く行えます。

2. 初心者でも扱いやすい

専門知識が少なくても教示できます。

3. 多品種生産へ対応しやすい

段取り替えを短時間で実施できます。

4. 教育コストを削減できる

オペレーター教育が容易になります。

5. 軌跡を直感的に作成できる

複雑な動作も手で教示できます。

■注意点

一方で、ダイレクトティーチングには注意点もあります。

1. 安全モードで実施する

最も重要なのは、安全速度や教示モードを有効にした状態で実施することです。

通常運転中にアームへ触れると重大事故につながる危険があります。

2. 重量物を保持したまま教示しない

エンドエフェクタやワーク重量によって操作性が変化します。

3. 周囲の安全を確認する

作業者や設備との接触を防止します。

4. 教示後は試運転を行う

登録した軌跡を低速で確認します。

5. プログラムを保存する

誤操作に備えてバックアップを取得します。

■実務で重要なポイント

ダイレクトティーチングを効果的に活用するには、次の点が重要です。

1. 力覚機能を活用する

最も重要なのは、力覚センサーやフリードライブ機能を利用し、無理なく自然な姿勢で教示することです。

2. ティーチポイントを必要最小限にする

不要なポイントを減らし、保守しやすいプログラムを作成します。

3. オフラインティーチングと使い分ける

複雑なシステムではシミュレーションも活用します。

4. 安全教育を実施する

教示時の安全手順を徹底します。

5. バックアップを取得する

プログラム変更前後のデータを保存します。

6. 試運転を行う

低速運転で干渉や異常がないことを確認します。

■よくある活用例

製造現場では、次のような用途で利用されています。

・ワークのピック位置登録

・工作機械への投入位置設定

・研磨経路の教示

・接着剤塗布ラインの登録

・カメラ撮像位置の設定

・パレタイズ位置の登録

・品質検査位置の登録し

・段取り替え時の再教示

◆このためダイレクトティーチングは、

　短時間で高精度な教示を行い、多品種少量生産へ柔軟に対応することが重要です。

■自動化との相性

ダイレクトティーチングは、自動化設備との相性が非常に良く、協働ロボット、2D・3Dビジョン、AI画像認識、フォースセンサー、PLCなどと組み合わせることで、柔軟で高効率な自動化システムを構築できます。

主なメリットは次のとおりです。

・教示時間を短縮できる

・段取り替えを効率化できる

・多品種生産へ対応できる

・教育コストを削減できる

・設備立ち上げを短縮できる

・スマートファクトリー化を実現できる

■まとめ

ダイレクトティーチングとは、作業者がロボットアームを直接手で動かして位置や軌跡を教示する方法です。協働ロボットで広く採用されており、ティーチペンダント操作よりも直感的で、短時間に教示できることから、多品種少量生産や頻繁な段取り替えが必要な現場で大きな効果を発揮します。

実務では、安全モードで教示を行い、力覚機能やフリードライブ機能を活用することが重要です。また、試運転やプログラムのバックアップを徹底し、2D・3DビジョンやAI画像認識などと組み合わせることで、柔軟で安全性の高い自動化システムを構築できます。