混雑した食料品店の通路を歩き回り、新鮮なイチゴの入った箱を漁って完璧なものを見つけたり、レストランの店員が狭い準備スペースで十数種類の食材を巧みに使い分けるのを見たことがある人なら、自動化によってそれらの作業がどのように簡単になるのか疑問に思ったことがあるでしょう。小型ピックアップ ロボットのサプライヤーとして、私は常にこの質問を受け取ります。軽工業作業用に設計されたコンパクトで機敏なロボットは実際に食品のピックアップを処理できるのでしょうか?簡単な答えは「はい」ですが、ロボットのアーム端ツール (EOAT) をグリッパーに交換するだけではありません。これは、工学設計、食品安全基準、そしてデリケートなベリーから硬い缶詰まであらゆるものを扱う際の独特の要求の両方に根ざした問題であり、当社で長年かけて洗練させてきた問題です。
「小型ピックアップロボット」が、自動車の組立ラインや大量倉庫のフロアで見られる大型で頑丈な機械と何が異なるのかから始めましょう。小型ピックアップ ロボットは、50 キログラムの自動車部品を持ち上げたり、原材料のパレットを積み上げたりするために作られたものではありません。精度、スピード、設置面積が小さいことが求められるタスク向けに設計されており、移動半径 1.5 メートル未満で、1 ～ 10 キログラムを持ち上げることができ、キッチンの準備エリア、コンビニエンスストアの奥の部屋、小さな食品加工ステーションなどの狭いスペースにも簡単に組み込むことができます。食品の取り扱いにとって、このサイズの制約は大きな利点です。10 平方メートルの床面積を必要とせず、業務用厨房を混乱させるような過剰な騒音も発生せず、邪魔にならずに人間のスタッフと一緒に作業するようにプログラムすることができます。
しかし、小型ロボットを食品に適応させる際の最初の大きな課題は、食品安全規制への準拠です。米国食品医薬品局 (FDA) と欧州食品安全局 (EFSA) は、食品と接触する材料に関する厳格な規則を設けているため、ロボットの本体、関節、グリッパーから化学物質が浸出したり、掃除が困難になったり、細菌が繁殖したりすることはできません。多くの産業用ロボットは、小型のものであっても、アルミニウム合金や塗装されたスチールで作られており、欠けたり、食品の粒子を捕らえたり、漂白剤や第四級アンモニウム化合物などの強力な消毒用化学薬品によって損傷したりする可能性があります。そのため、当社は FDA 承認の食品グレードの材料、つまりグリッパーには食品に安全なシリコン、すべての外面にはステンレス鋼、食品の破片が詰まるのを防ぐ密閉ジョイントを使用して小型ピックアップ ロボットを設計しました。これは些細な詳細ではありません。汚染された機器に関連する食中毒が一度発生すると、小規模な食品ビジネスが何か月も営業停止になる可能性があるため、耐久性と洗浄性は後回しではなく、設計の中核となります。
次に、さまざまな食品の把握の問題です。ロボットのグリッパーはその「手」であり、食べ物を拾うことは、段ボール箱や金属部品を拾うこととは異なります。イチゴは柔らかいので傷がつく可能性があります。トマトは丸くて滑りやすいです。缶詰の豆は硬いですが、強く絞りすぎるとへこむことがあります。ルーズリーフレタスはもろくて破れやすいです。溶接や組み立てに使用されるような標準的な工業用グリッパーは、多くの場合、食品を押しつぶしたり損傷したりする硬い金属製のフィンガーを使用しています。ここで適切な EOAT 設計が登場し、当社の小型ピックアップ ロボットが輝ける分野です。当社は、交換可能なグリッパーを提供しています。デリケートな農産物用の柔らかいパッド入りシリコングリッパー、パンや包装されたスナックなどの平らなアイテム用の調整可能な吸引力を備えた真空グリッパー、ペストリーシェルやヨーグルトカップなどのユニークなアイテム用のカスタム成形グリッパーです。この柔軟性は、1 台の小型ロボットが数分でタスクを切り替えられることを意味します。1 分で食料品店の陳列用にリンゴを拾い、次はカフェでサンドイッチの材料をつかむということです。もちろん、溶接や組み立てなどの作業に使用する硬い工業用グリッパーを扱う場合にも、多くの革新があります。これらのツールを構築する企業は、食品に軽量で正確な把握を適応させるために活用したエンジニアリングの専門知識を持っています。たとえば、高度な溶接ロボット アーム (/industrial-robot/6-axis-robot/advanced-welding-robotic-arm.html) を見ると、これと同じ種類の高トルク、低慣性モーターが組み込まれており、当社の小型グリッパーはフライ上の圧力を調整できます。これは、柔らかい食品を損傷することなく扱うために重要です。
構造化されていない食品環境の課題について話すことも重要です。工場の組み立てラインでは、部品は毎回まったく同じ位置に配置されるため、100% の精度で部品をピックアップするようにロボットをプログラムできます。しかし、混合農産物の箱はありますか？リンゴが横向きに置かれたり、イチゴが積み重なったりする可能性があります。小さなロボットはそれを「見て」適応する必要があります。そこでマシン ビジョンと AI ソフトウェアが登場します。当社の小型ピックアップ ロボットは 2D および 3D カメラと統合されており、食品の入った箱を数ミリ秒でスキャンし、個々のアイテムを識別し、アイテムをピックアップする最適な角度を計算し、それに応じてグリッパーの圧力を調整できます。小規模な食品企業にとって、このレベルのテクノロジーは以前は手の届かないものでした。大型のカスタム ビジョン システムには数万ドルの費用がかかりました。しかし、当社のロボットはコンパクトであるため、当社はビジョンパートナーと協力して、その数分の一のコストで手頃な価格のプラグアンドプレイシステムを開発し、大規模な産業設備を設置する余裕がないコンビニエンスストア、小規模なパン屋、農場直売所でも自動化を利用できるようにしました。
ここで、よくある誤解に対処しましょう。小型のピックアップ ロボットは、棚に補充したり、サンドイッチを組み立てたりするなど、単純で反復的なタスクしか処理できません。しかし、私たちのロボットをはるかに複雑なタスクに使用するクライアントもいます。ある地元のパン屋では、当社の小型ロボットを使用して、発酵トレイからサワードウのパンを 1 つずつ取り出し、天板に置きます。この作業には、丁寧な取り扱いと正確な位置決めが必要です。別のカフェでは、ロボットを使用してカスタムのサラダボウルを組み立て、レタス、トマト、キュウリ、ドレッシング容器を順番につかみ、フロントスタッフが顧客に手渡せるトレイに置きます。これらのタスクは単に反復的なものではなく、適応性が必要であり、当社の小型ロボットはそれを処理できるように作られています。食料品店の高い棚に商品を補充したり、より大きな加工エリアで作業したりするなど、より長いリーチが必要なタスクの場合、一部の企業では当社の小型グリッパー設計と他の産業用ロボットラインのコンポーネントを組み合わせていることは注目に値します。たとえば、超ロング アーム組立ロボット (/industrial-robot/6-axis-robot/super-long-arm-assembly-robot-suppliers.html) の到達距離は 3 メートルに達し、当社の小型で精密なグリッパーとの組み合わせにより、精度を犠牲にすることなくロボットのベースから遠く離れたアイテムを取り扱うことができます。同様に、ロングアーム汎用ロボット (/industrial-robot/6-axis-robot/long-arm-general-use-robot.html) は、より広いエリアを移動するようにプログラムできるため、複数の通路にわたって食品を保管する小規模倉庫に最適です。
スケーラビリティについてはどうですか?中小企業の場合、過酷な作業用に作られた大型の産業用ロボットを購入することは、生産能力の無駄を意味するかもしれません。1 キログラムの物品だけを持ち上げる必要があるのに、50 個を持ち上げることができるロボットを購入する必要はありません。当社の小型ピックアップ ロボットはモジュール式であるため、企業は 1 つのタスクに対して 1 台のユニットから始めて、成長に応じてさらに追加することができます。小型フードトラックは、昼食のラッシュ時に注文を集めるロボット 1 台から始めて、夜間に食材を補充するために 2 台目のロボットを追加する可能性があります。このモジュール性はロボットのコンポーネントにも当てはまります。当社の軽量 6 軸ロボット (/industrial-robot/6-axis-robot/light-weight-six-axis-robot.html) の設計は、カートや作業台に取り付けることができるため、固定位置で床にボルトで固定するのではなく、必要に応じてキッチンやベーカリーのさまざまなエリアに移動できます。これは、レイアウトを定期的に変更する企業や、ファーマーズ マーケットやフード フェスティバルなどの一時的なイベントにとっては大きなメリットです。
もちろん、完璧なテクノロジーは存在せず、小型のピックアップロボットが食品を処理できることには限界があります。食べ物を調理したり、野菜を切ったり、果物の皮をむいたり、肉をスライスしたりするなど、細かい運動能力を必要とする作業を行うように設計されていません。また、丸ごとのスイカなど、極端に不規則な形状の食品を扱うこともできませんが、これに対処するためのカスタム グリッパーの開発に取り組んでいます。また、すべての自動化システムと同様に、ジョイントやグリッパーの定期的な清掃、ソフトウェアの更新、ビジョン システムが正確であることを確認するための時折の校正などのメンテナンスが必要です。しかし、反復的で肉体的に厳しい食品取り扱い作業を行うためにスタッフを雇用し、訓練する必要がある代替案と比較すると、トレードオフをする価値は十分にあります。多くの小規模食品企業は、厨房スタッフや調理スタッフの離職率の高さに悩んでいます。小型ロボットが仕事の最も反復的でストレスの多い部分を引き継ぎ、人間のスタッフを解放して顧客サービスや、新しいメニュー項目の開発などのより創造的な作業に集中させることができます。
実際の例を見てみましょう。昨年、オハイオ州郊外にある家族経営のコンビニエンス ストアが、ピーク時にスナックの棚を在庫しておくのに苦労して私たちのところにやって来ました。パートタイムのストッカーは、裏倉庫と売り場の間を頻繁に走り回り、休憩を怠り、商品を置き忘れたり、期限切れの商品を棚に置いておくなどのミスを犯していました。彼らは、車輪付きカートに取り付けられた小型ピックアップ ロボットを 2 台購入し、包装されたポテトチップス、キャンディー、グラノーラバーを保管箱からピックアップして棚に置くようにプログラムされました。 3 か月以内に在庫ミスが 30% 減少し、従業員の残業代が 20% 削減され、スタッフは補充ではなく顧客のサポートに集中できるようになったと報告しています。小型ロボットが食品ビジネスに与える影響は、工場オートメーションほど大きくはありませんが、現実の日常の問題を解決するものです。
あなたが小規模な食品ビジネスの経営者、キッチンマネージャー、または食品を扱う仕事をしている人であれば、小型ピックアップロボットが自社の業務に適しているかどうか疑問に思うかもしれません。重要なのは、具体的なタスクを評価することです。つまり、どのアイテムを拾う必要があるか、重さはどれくらいか、スペースはどれくらいか、予算はいくらかなどです。特定の作業のために作られた大型の産業用ロボットとは異なり、当社の小型ロボットは多用途に使えるように設計されています。当社のグリッパー技術と高度な汎用産業用ロボット (/industrial-robot/6-axis-robot/advanced-general-use-industrial-robot.html) の精密制御を組み合わせて、ほぼすべての食品取り扱い作業に適応できるようにしています。また、カスタム プログラミングとサポートも提供しているため、ロボットを立ち上げて実行するためにロボット工学の専門家である必要はありません。
結局のところ、問題は「小型のピックアップ ロボットを食品のピックアップに使用できるか」ということではなく、「なぜそれを使用しないのか」ということです。この技術は過去 10 年で大きな進歩を遂げ、手頃な価格のビジョン システム、食品に安全な素材、繊細で不規則な食品を人間の手と同じ精度で扱うことを可能にする柔軟なグリッパーが登場しました。中小企業にとって、自動化は単なる贅沢品ではありません。人件費が上昇し、新鮮で在庫が豊富な製品に対する顧客の期待が高い市場で競争力を維持する方法です。
小型ピックアップロボットが食品取り扱い作業にどのように機能するかについて詳しく知りたい場合は、当社のチームに連絡して具体的なニーズについて話し合うことをお勧めします。弊社ではロボット モデルをご案内し、適切なグリッパーとビジョン システムの選択をお手伝いし、予算とスペースに基づいたカスタム見積もりを提供します。小規模なベーカリー、コンビニエンス ストア、フード トラック、小規模な食品加工施設など、当社はお客様のニーズに合ったソリューションを見つけるお手伝いをします。
参考文献
- 米国食品医薬品局。 （2022年）。食品接触材料: 産業機器の安全ガイドライン。 fda.gov/food/food-contact-materials から取得
- 欧州食品安全当局。 （2021年）。ロボット食品処理システムのリスク評価。 EFSA ジャーナル、19(8)、6542。
- 国際標準化機構。 （2020年）。 ISO 18653: 食品加工におけるロボット工学 – 安全性と衛生に関する要件。ジュネーブ: ISO。
- スミス、J.ら。 （2023年）。小型産業用ロボット向けの手頃な価格のマシン ビジョン: 食品取り扱いのケーススタディ。食品工学ジャーナル、332、111567。
- 全国レストラン協会。 （2022年）。小規模食品ビジネスにおける人手不足: 解決策と傾向。ワシントン DC: 全米レストラン協会。