サービスロボットの触覚伝達装置向け減速機としてバイラテラルギアを開発
NSK
～小型サイズと広範囲のトルク制御機能を両立、コンパクトな触覚伝達装置の開発に貢献～
日本精工株式会社（本社：東京都品川区、代表者：取締役 代表執行役社長・CEO 市井 明俊、以下NSK）は、触覚伝達装置向け減速機としてバイラテラルギアを開発しました。触覚伝達装置とは、サービスロボットの手の部分などに搭載され、触覚を伝達して遠隔操作や高精度な操作を実現する装置です。手のひら程度の小さい装置で人間の繊細な触覚を再現するためには、小型サイズと広範囲のトルク制御機能を両立した減速機が不可欠ですが、従来の減速機では、その両立が課題となっていました。
この課題に対して、NSKは、入力軸と出力軸の双方向から高効率で力と位置を伝達する減速機であるバイラテラルギアを、触覚伝達装置向け減速機として開発することで、機能の両立に成功しました。本開発品は、小型でありながら、幅広いトルク制御に対応し、手のひらサイズの触覚伝達装置の開発に貢献します。
今後、本開発品は、2025年12月3日(水)～6日(土)に東京ビッグサイトで開催される
「2025国際ロボット展（iREX2025）」に出展し、市場ニーズ調査や共同開発先の探索を実施します。その後、共同開発先とのコラボレーションにより、本開発品を実用化して新しい触覚伝達装置を開発し、市場投入する予定です。
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本開発品
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本開発品を搭載した触覚伝達装置の例（左：手術操作用ハプティックシステム、右：搬送ロボット用力検知グリッパ）
人手不足などを背景として、遠隔操作や作業の自動化が進み、サービスロボットの手の部分などで、触覚を伝達するニーズが高まっています。例えば、医療機関では手術器具の遠隔操作、工場のFAでは多様な対象物を把持・搬送するロボットハンドにおいて、人間の触覚を再現する必要があります。このような、触覚を伝達する技術（ハプティック技術）の市場規模は2028年時点で約3000億円規模、年率10%の成長率が予測されており（2025年10月時点 NSK調べ）、今後大きな市場拡大が見込まれています。
手のひら程度のサイズで、人間の繊細な触覚を再現するためには、コンパクトでありながら幅広いトルクを制御する触覚伝達装置が必要ですが、それに対応した減速機の開発が課題となっています。従来の技術で開発された減速機は、大型サイズであれば幅広いトルクに対応可能ですが、小型サイズの場合は、高トルクの駆動や、繊細な制御が実現できない、という課題があります。そこで、小型サイズと広範囲のトルク制御を両立する減速機のニーズが高まっています。
バイラテラルギアは、入力軸と出力軸の双方向から高効率で力と位置を伝達する減速機です（「バイラテラル」は、「双方向」を意味します）。出力軸の摩擦トルクが小さく、非常に小さい力でも出力軸を動かして入力軸へ伝達できるため、触覚の伝達が可能です。
バイラテラルギアは、国立大学法人横浜国立大学（本部：横浜市保土ケ谷区、学長：梅原 出、以下横浜国立大学）の特許技術を用いた遊星歯車（下図 ピンク色の歯車）を中心に構成されます。2021年に、NSKは横浜国立大学と共に、バイラテラルギアの社会実装に関する共同研究を開始しました。2022年には、NSKが「2022国際ロボット展（iREX2022）」でのヒアリングを踏まえて、上記のニーズに応じた小型サイズ（φ20以下）のバイラテラルギアの開発を開始しました。「2023国際ロボット展（iREX2023）」で小型サイズのバイラテラルギアを出展して顧客ヒアリングを実施し、設計の改良と検証を行った結果、この度、開発が完了しました。
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バイラテラルギアの外観
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バイラテラルギアの内部構造
小型サイズと幅広いトルク制御を両立した、バイラテラルギア（φ15mm）を開発しました。
１.小型サイズでありながら、大きなトルクで駆動が可能：同等サイズの市販の減速機の中では、最も大きなトルク駆動に対応します*1。
*1 調査対象：グローバル市場で主要製品となっている市販の産業機械向け減速機、調査時期：2025年10月時点 NSK調べ
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２.大小幅広いトルクの制御が可能：他社類似製品（波動歯車）に対して、本開発品が安定的に駆動できる最大トルク(定格トルク)は約3倍、その出力軸を動かすのに必要な力（出力軸の摩擦トルク）は約20分の1です*2。これにより、大きなトルクから小さなトルクまで幅広いトルクの制御が可能となります。
*2 調査対象：日本市場で主要製品となっている産業機械向け他社波動歯車、調査時期：2025年10月時点 NSK調べ
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バイラテラルギアを触覚伝達装置向け減速機として小型サイズで開発するにあたり、技術課題がありました。バイラテラルギアの構造上、遊星歯車（以下図 ピンク色の歯車）と、固定歯車（以下図 灰色の歯車）・出力歯車（以下図 緑色の歯車）のかみ合いにおいて、大きな反力が発生します。遊星歯車を支持する軸受として、一般的に採用されている滑り軸受を使用した場合、その軸受の摩擦が増大し、動力の伝達効率が悪化するという課題がありました。
この課題を、NSKの培ってきた小型軸受の開発ノウハウで解決しました。遊星歯車を支持する軸受に小径の転がり軸受を採用し（以下右図、玉径0.5mm）、軸受周辺の設計を最適化。これにより、限られたスペースでも反力を受け止め、歯車の回転を支持し、伝達効率を保つことができるようになりました。
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本開発品における、小径の転がり軸受 搭載箇所
手のひらサイズの触覚伝達装置の開発に貢献します。
（例）従来技術を用いて開発（ダイレクトドライブモータを採用）した装置例Aに対して、本開発品を採用した装置例Bは、直径比1/4、重量比約1/10 が可能（定格トルク：ABともに1[Nm]）。
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また装置の小型化により、製造時の材料が低減され、稼働時のエネルギー効率が向上するため、装置のライフサイクル全体においてCO2排出量削減に貢献します。
NSKは、1916年に日本で最初の軸受（ベアリング）を生産して以来、100年以上にわたり軸受や自動車部品、精機製品などのさまざまな革新的な製品・技術を生み出し、世界の産業の発展を支えてきました。1960年代初頭から海外に進出し、現在では約30ヶ国に拠点を設け、軸受の分野で世界第3位、またボールねじ、電動パワーステアリングなどにおいても世界をリードしています。
企業理念として、MOTION & CONTROL(TM)を通じて円滑で安全な社会に貢献し、地球環境の保全をめざすとともに、グローバルな活動によって、国を越えた人と人の結びつきを強めることを掲げています。2026年に向けてNSKビジョン2026「あたらしい動きをつくる。」を掲げ、世の中の期待に応える価値を協創し、社会への貢献と企業の発展の両立を目指していきます。
NSKについての詳細は、
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プレスリリース提供：PR TIMES
記事提供：PRTimes
