ドイツ・カールスルーエにあるカールスルーエ工科大学（KIT）の研究者らは、故障した製品の故障状況を推定し、価値のある部品を損傷するリスクを抑えながら分解できるロボットシステムを開発した。このシステムは、予測アルゴリズムと分解作業を実行するロボット操作を組み合わせ、各段階で結果を検証し、予期しない挙動が現れた場合には計画を更新する。
この方向性が重要なのは、製造分野で産業用ロボットが普及しているためだ。国際ロボット連盟（IFR）によると、世界で使用されている産業用ロボットは400万台を超えている。また研究者らは、工業生産の拡大に伴い、2030年までにその数が1600万台を超えると予測している。これにより、こうしたシステムや製品が故障した際、廃棄したり全体を交換したりするのではなく、どのように扱うかという問題が浮上する。
故障に適応する分解
KITのシステムは、故障した製品とその各部品のCADモデルに基づいており、部品がどのように動くかを理解し、予想される挙動から外れた状態を検出できる。また、部品に生じた損傷を推定する数学モデルも使用する。例えば、摩耗した部品は予想より短い距離しか動かない可能性がある一方、緩んだねじはより大きく動く可能性があり、変形した部品の自由度は本来の設計と比べて変化する場合がある。
作業の開始時に、システムは製品内部で何が起きた可能性があるかについて初期的な見通しを立て、その後、部品を動かして反応を監視することでこの見通しを検証する。結果が予測と一致しなければ、システムは方法を変更する。研究者らが示した例では、システムはまずねじを外そうとしたが、ねじが固着した状態をシミュレーションし、ねじがなお所定の位置にあることを確認した後、周囲の材料を削って部品を取り外す方法に切り替えた。
このシステムでは、無傷の状態で維持すべき部品を指定することもでき、その重要性に応じて分解戦略を変更する。この方法により、部品の一つが固着している、または別の方法を必要とする形で損傷していることが判明するまで、多数の手順を実行してしまう可能性を低減できる。
分解から循環型経済へ
システム設計者の一人であるヤン・バウムガルトナーは、新しい部品を使って製品を製造する方が、手順が決まっており、予想される逸脱を含まないため、より分かりやすいと述べた。一方、故障した製品の分解は予測が難しい。同氏は、このシステムが古い機器を廃棄するのではなく修理するのに役立ち、廃棄物を減らして循環型経済を支援できると考えている。
バウムガルトナーが描く将来像は、多数のロボットアームを備え、それぞれが分解の異なる段階で専門の工具を使用するようシステムを拡張することだ。これは、自動車を製造する産業用ロボット工場に似た、幅広い製品の分解に特化した工場という形を取る可能性がある。ただし、その作業は部品の回収に向けられる。
システムの拡張に成功すれば、故障した部品を取り出し、交換してから、機器を再構築する自動工程の一部となる可能性がある。バウムガルトナーが掲げる目標は、電子機器の修理費用を新しい機器の製造費用よりも低くできる水準に達することだ。
この研究は、2026年にウィーンで開催された国際ロボット・オートメーション会議（ICRA）で発表された。本文は2026年8月11日に更新され、分解システムがロボットだけでなく、一般的な製品を対象に設計されていることが明確化された。