프로젝트에 기여한 산요전기의 노하우와 공동 창업 사업

원격 피펫 로봇 개발을 향해 서보 모터 메이커로서 서포트 체제를 구축

제네콘 대기업의 대성건설에서는 신규기술개발의 프로젝트를 시작하여 “생산시설(의약품·식품공장 등)의 성인화”를 향한 새로운 컨셉의 「원격조작시스템」의 개발을 시작했습니다.

그 일환으로 다이세이 건설은 소프트뱅크와 공동으로, 세포 배양용 피펫 로봇을 5G로 원격 조작하는 시스템의 개발·실증 실험에 나섰습니다.

피펫 작업이란, 미량의 액체를 흡인·토출·계량하는 것으로, 세포 등에 데미지를 주지 않도록 할 필요가 있습니다. 그 때문에, 원격 조작에는 로봇 암의 지연 없이 치밀한 동작이 요구됩니다. 하지만 전례 없는 시도만으로는 몇 가지 기술적인 장애물이 있었다.

우선, 조작측의 동작을 원격측의 로봇에 전달하기 위해서, 조작측의 위치 정보를 정확하게 취득할 필요가 있습니다. 또, 당초, 원격측의 로봇 핸드에는, 회전형의 서보 모터가 검토되고 있었기 때문에, 회전 동작을 직선 동작으로 변환하기 위한 「랙＆피니언 기구」를 붙일 필요가 있었습니다. 그러나, 그렇다면 장치가 커지기 때문에 개선이 요구되고 있었습니다. 게다가, 조작측과 원격측의 동작에 지연이 생기면 안 되므로, 사람이 어긋남을 느끼지 않는 범위(0.2초 이내)에 들어갈 필요가 있었습니다.

【조작측(도쿄)】

【세포 배양 기구의 설치측(오사카)】

사진제공:대성건설

이러한 과제에 대해 산요전기는 서보 모터 메이커로서 서포트 체제를 구축해, FA 시스템으로 축적한 노하우를 바탕으로, 몇개의 해결책을 제안했습니다.

실린더 리니어 모터로 장치를 슬림화, EtherCAT로 지연 없는 원격 조작을 실현

5G에 의한 원격 피펫 작업을 성공시킨다 - 이 전례가 없는 대처를 실현하기 위해, 대성 건설과 5G 네트워크를 구축하고 있는 소프트뱅크는, 산요전기 외, 의료 이화학 기기 메이커의 니치료, 전기 제어의 마츠우라 덴히로사와 콘택트를 취해 각각의 기술을 들고 로봇의 개발을 계속했습니다.

산요전기는 우선, 조작측의 위치 정보를 취득하는 과제를 해결하기 위해, 피펫의 제조를 다루는 니치료에 엔코더 단체와, 엔코더를 설치하는 노하우를 제공했습니다.

계속해서, 원격측의 암 구동용으로 검토되고 있던 회전형 서보 모터에 대해서도, 소형 실린더 리니어 서보 모터에의 치환을 제안했습니다. 이 리니어 서보 모터는 폭 치수가 12mm이면서 정격 추력 5.1N의 대추력이 나오기 때문에 요구되는 토크(피펫의 스프링을 누르는 힘)를 충분히 클리어할 수 있었습니다. 게다가 리니어 엔코더(광학식 인크리멘탈)와 리니어 가이드를 내장하고 있으므로, 랙＆피니언의 기구를 완전히 없앨 수가 있었습니다. 이 제안에 의해, 원격측의 기구가 간단하고 슬림하게 되었습니다.

【원격측】

또한 조작 측과 원격 측의 지연을 최소화하기 위해 EtherCAT에 의한 고속 통신을 제안했습니다. 그 결과, 조작측의 작업을 「DC48 EtherCAT R 앰프」를 거쳐, 원격측의 「실린더형 리니어 모터」에 정확하고 지연을 느끼지 않는 범위(0.03초)로 전달하는 데 성공했습니다.
이 외에도 피펫의 동작을 확인할 때는 사람의 작업을 수치화하는 데 성공했습니다. 이에 따라 AI 학습 등 새로운 혁신의 가능성으로 이어졌습니다.

실험 성공! 특기 분야를 활용하는 공동 창작 관계가 성공의 열쇠

이와 같이, 대성건설과 소프트뱅크의 프로젝트 아래에 여러 기업이 집결해, 차례차례로 기술적 과제를 해결해 갔습니다.
2021년 3월, 다이세이 건설과 소프트뱅크는 도쿄와 오사카 사이에서 5G와 4K 모니터를 사용한 원격 조작의 데모를 실시. 무사히 원격 피펫 작업을 성공 시켰습니다. 각 회사가 공동 창립 관계를 구축 할 수 있다는 것이 이러한 고도의 실험을 성공으로 이끌었다고 말할 수 있습니다.
산요전기는 FA시스템 구축으로 축적한 노하우를 살려 앞으로도 새로운 비즈니스 창출에 공헌해 나갈 것입니다.

다이세이 건설 주식회사 What's New 게재 기사
5G와 로봇 암을 활용한 세포 배양 피펫 작업의 원격 조작에 성공 | 2021년도 | 다이세이 건설 주식회사 (taisei.co.jp)

당사 Information 게재 기사
당사의 소형 실린더 리니어 서보 모터가 다이세이 건설 주식회사의 「세포 배양용 피펫 작업 원격 조작 시스템」에 채용되었습니다

게시일: 2021-10-15 00:00