로봇, 전지, MEMS - Yano E plus 2019년 4월호(NO.131)/야노경제연구소

Yano E plus 2019년 4월호(NO.131)

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　토픽　 

로봇 구동 시스템 동향
~소형화의 궁극형이라고 할 수 있는 분자 로봇에서는,
이질적인 메커니즘에 의한 구동 시스템도 활약!

로봇의 정의는 미크로의 세계까지 확대되고 있다!
로봇의 정의는 여러 가지가 있지만, 여기에서는 ‘센서 등에 의해 외부환경에서 정보를 얻고, 그 정보를 처리·판단하여, 그 결과에 따라서 구동 시스템을 통해 환경에 대해서 움직이는 것’이라고 정의할 수 있다.

지금까지 로봇이라고 하면 초기에 보급된 산업용 로봇을 떠올리는 경우가 많다. 그러나 미래의 로봇은 IoT 에서의 인터페이스 디바이스로서 사람과 친화성이 높고, 나아가 AI가 더해져 활약할 수 있는 영역은 방대하게 확대될 것으로 예상된다. 이렇게 새롭게 등장한 커뮤니케이션 로봇은 산업용 로봇과는 다른 점이 있다.

산업용 로봇은 기본적으로 물건이나 기계가 상대이므로, 정해진 작업을 정확하고 빠르게 수행하는 능력이 요구되며, 그 이외의 기능은 크게 요구되지 않는 경우가 대부분이다.

그러나 커뮤니케이션 로봇의 경우는 상대가 인간이므로 단순하게 기능을 수행하는 것뿐만 아니라, 우선 사람에 대해서 위해를 가하는 일이 없도록 소재 및 동작도 저절로 달라진다. 대상도 공업제품과 같이 규격화되어 있지 않은 천차만별의 것이 되므로, 잡는 동작 하나도 간단하지 않다.

이 로봇에서는 정확성과 섬세함 및 유연함이 요구된다. 그리고 그것은 로봇을 구동하는 시스템에도 영향을 미치게 된다.

로봇의 응용범위는 확대 일로를 걷고 있다. 이것에 따라 미소화 경향이 계속 진행되어 마이크로 로봇 등이 등장하고 있다. 최근에는 분자 사이즈의 분자 로봇도 로봇의 정의에 포함되며, 이것은 완전히 이질의 구동 시스템이 기능하고 있다.

　내용목차  　

《차세대 전지 시리즈》
●차세대 전지 시리즈(5) 금속공기전지의 신전개(3~31페이지)
~Li공기전지나 및 Al공기전지, Mg공기전지를 중심으로 새로운 전개가 시작되어,
2차전지로서의 실용화 시기도 앞당겨진다∼

1. 머리말
1-1. 금속공기전지는 연료전지의 일종
1-2. 에너지 밀도가 1자리수 이상 높다
【표1. 금속공기전지의 주된 음극 금속과 그 특성(-air)】
【그림1. 각종 디바이스의 에너지 밀도와 출력 밀도】
1-3. 금속공기전지의 타입별 개황
【그림2. 일반적인 전지(좌)와 금속공기전지(우)의 음극 활물질의 함유량】
(1) 아연공기전지의 동향
①버튼형에서도 용량이 크다
【그림3. 버튼형 아연공기 1차전지의 기본 구조)】
②아연공기 2차전지도 제품화
【그림4. 아연공기 2차전지의 제품 사례(좌·중)와 차세대형 시제작 셀(우)】
(2) 마그네슘공기전지의 동향
①비상용 전지로 상용화
【그림5. 마그네슘공기 1차전지의 발전 메커니즘】
②Mg연료전지발전과 「Mg순환」
【표2. 대표적인 에너지 캐리어의 장점과 과제】
【그림6. 마그네슘의 순환도】
(3) 리튬공기전지의 동향
①대용량에서도 크게 경량화
【그림7. 동 용량의 LIB와 LAB(좌: 개념도)와 LAB의 에너지 밀도(우)】
②소프트뱅크가 LAB의 개발에 참여
【그림8. 리튬공기 2차전지의 개념도】
(4) 기타 금속공기전지의 동향
①알루미늄공기전지의 주목 기술
【그림9. EV용 메커니컬 충전방식의 Al공기전지(시제작 예)】
②수소/공기 2차전지의 실용화
【그림10. 수소/공기 2차전지의 전지 반응】
1-4. 금속공기전지의 시장 전망
【그림·표1. 금속공기전지의 WW 시장규모 추이·예측(금액：2018-2030년 예측)】
【그림·표2. 금속공기전지 WW시장의 2차전지 비율(금액：2018년)】
【그림·표3. 금속공기전지 WW시장의 2차전지 비율(금액：2030년)】
【그림·표4. 금속공기 2차전지 WW시장의 2030년 상세(금액：2030년)】
2. 주목 기업·연구기관의 대응
2-1. Japan. VARTA Microbattery 주식회사/VARTA AG
【그림11. VARTA제 공기아연전지 「파워원」시리즈】
2-2. 후지색소 주식회사/GS얼라이언스 주식회사
【그림12. 2013년의 알루미늄공기전지 시제작품과 충방전 커브】
【그림13. 2017년의 알루미늄공기전지 시제작품과 충방전 커브】
2-3. 후루카와전지 주식회사
【그림14. 마그네슘공기전지 「MgBOX」(좌)와 「MgBOX slim(우)】
【표3. Mg공기전지와 Mg연료전지발전시스템의 사업화 구상】
2-4. 국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)
【그림15. CNT 시트 양극의 코인형 LAB(좌)과 방전 석출물(Li2O2)의 소실(우)】
【그림16. 20회 사이클 후의 덴드라이트 발생의 차이(우：신전해액)】
【그림17. 패시브형 병렬 스택의 개념도와 시제작품(우)】

《차세대 시장 트렌드》
●바이오 MEMS 동향(32~57페이지)
~저침습성, 안전성, 저비용이 핵심, 본격적인 도입이 시작된다!~

1. MEMS란
2. 헬스케어용 MEMS
3. 바이오 MEMS
4. 바이오 MEMS의 구체적 응용 사례
4-1. 혈액 중의 암세포를 검지하는 MEMS 칩
4-2. 녹내장 진단용 MEMS 센서
5. 바이오 MEMS 및 관련 분야의 시장규모 추이와 예측
【그림·표1. MEMS 전체와 헬스케어, 바이오 관련 분야의 일본 시장규모 추이와 예측
(금액：2017-2022년 예측)】
6. 바이오 MEMS에 관련하는 기업·연구기관의 대응 동향
6-1. ULVAC COATING 주식회사
6-2. 국립대학법인 오사카대학
6-3. 국립대학법인 가가와대학
【그림1. 의료용 MEMS 내시경 센서】
【그림2. 동물의 위내압력 측정결과】
6-4. 국립대학법인 군마대학
6-5. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소
6-6. 국립대학법인 수도대학도쿄
【그림3. CD형 마이크로칩의 구조】
【그림4. 유기 EL와 유기 포토 다이오드를 이용하는 형광 검출기】
【그림5. CD형 마이크로칩】
【그림6. 휴대형 ELISA 장치(120×60×55 mm, 310 g)】
6-7. 국립대학법인 도쿄의과치과대학
【그림7. 소프트 콘택트 렌즈형 혈당치 센서】
【그림8. 마우스 가이드형 글루코스 센서】
6-8. 국립대학법인 도쿄공업대학
【그림9. 세포 배양 디바이스용 전극 어레이】
【그림10. 전극 설치형 세포 배양 디바이스】
【그림11. 전극 설치형 세포 배양 디바이스로 세포를 배양하고 있는 모습】
【그림12. 전극 설치형 세포 배양 디바이스를 이용한 암세포의 활동전위 측정결과】
6-9. 국립대학법인 도쿄대학
6-10. 국립대학법인 도호쿠대학
【그림13. 다양한 의료용 MEMS의 아이디어 사례】
6-11. 국립연구개발법인 이화학연구소
6-12. STMicroelectronics NV.(ST)(스위스)
7. 바이오 MEMS의 장래 전망

●스마트헬스케어에서의 센싱웨어 시장 동향(2)(58~69페이지)
~스마트웨어는 확대되고 있지만 걸림돌이 되는 의료용 기기·애플리케이션 인정이 시장을 좌우∼

1. 의료기기로서의 인가(인증)
2. 기술의 변천과 현재의 스마트웨어
2-1. 스마트헬스케어의 진전
【그림1. 스마트헬스케어의 진전 이미지】
2-2. 스마트헬스케어의 플레이어
3. 스마트웨어 시장 참여 기업
3-1. 미쓰후지 주식회사
(1) 제품 개요
【표1. 미쓰후지의 제품 개요】
(2) 타사와의 제휴 등(개요)
【표2. 미쓰후지의 타사와의 제휴 등】
3-2. 도요보STC 주식회사
(1) 제품 개요
【표3. 도요보STC의 제품 개요】
(2) 타사와의 제휴 등(개요)
【표4. 도요보STC의 타사와의 제휴 등】
3-3. 도레이 주식회사
(1) 제품 개요
【표5. 도레이의 제품 개요】
(2) 타사와의 제휴 등(개요)
【표6. 도레이의 타사와의 제휴 등】
3-4. 군제 주식회사
(1) 제품 개요
【표7. 군제의 제품 개요】
(2) 타사와의 제휴 등(개요)
【표8. 군제의 타사와의 제휴 등】
3-5.구라시키 방적 주식회사
(1) 제품 개요
【표9. 구라보의 제품 개요】
(2) 타사와의 제휴 등(개요)
【표10 . 쿠라보의 타사와의 제휴 등】
4. 스마트웨어 시장의 동향
4-1. 기대와 과제
4-2. 스마트웨어 시장 추이
【그림·표1. 스마트웨어 관련(웨어·소재) 시장 추이(금액：2018-2022년 예측)】

《주목 시장 포커스》
●로봇 구동 시스템 동향(70~95페이지)
 ~소형화의 궁극형이라고 할 수 있는 분자 로봇에서는 이질적인 메커니즘에 의한 구동 시스템도 활약!~

1. 로봇의 정의는 미크로의 세계까지 확대되고 있다!
2. 로봇 구동 시스템의 역할
2-1. 액추에이터
2-2. 감속기
2-3. 인코더
2-4. 전달기구
3. 로봇 구동 시스템의 적용 분야
3-1. 산업용 로봇
3-2. 커뮤니케이션 로봇
3-3. 마이크로 로봇
3-4. 분자 로봇
4. 로봇용 모터의 시장규모 추이와 예측
【그림·표1. 로봇용 모터의 일본 국내 및 WW 시장규모 추이와 예측(금액：2017-2022년 예측)】
【그림·표2. 로봇용 모터의 로봇의 종류별 일본 국내 시장규모 추이와 예측(금액：2017-2022년 예측)】
5. 로봇용 모터의 점유율
【그림·표3. 로봇용 모터의 일본 국내 시장에서의 기업 점유율(금액：2018년)】
6. 로봇 구동 시스템에 관련하는 기업·연구기관의 대응 동향
6-1. Adamant Namiki Precision Jewel 주식회사
6-2. Vstone 주식회사
6-3. Coreless Moter 주식회사
6-4. 시티즌지바정밀 주식회사
6-5. Sinfonia Technology 주식회사
6-6. 더블기술연구소 주식회사
【그림1. 「D-Hand TypeA5」의 사진】
【그림2. 「D-Hand TypeA3M」의 사진】
【그림3. 「D-Hand」의 「협조 링크 기구」를 모식적으로 나타낸 그림】
6-7. 국립대학법인 도쿄공업대학
【그림4. 가상현실 시뮬레이션을 이용한 DNA 오리가미 전원자 모델(45만 원자)의 가시화】
(1) 아메바형 분자 로봇(도호쿠대학대학원 공학연구과　노무라 신이치로 준교수)
【그림5. 아메바형 분자 로봇의 모식도】
(2) 액틴섬유를 이용한 세포 사이즈의 거대 리포좀의 형태 조작(나고야대학대학원 이학연구과　긴고 다키구치 강사)
【그림6. 세포와 동등 사이즈의 리포좀의 변형 운동】
(3) 광응답성 펩티드에 의한 주광성 리포좀의 창제(돗토리대학대학원 공학연구과　마쓰우라 가즈노리 교수)
【그림7. 광자극에 의한 나노섬유 형성을 구동력으로 한 리포좀의 운동 촉진】
6-8. 국립대학법인 도쿄대학
6-9. 일본덴산산쿄 주식회사
【그림8. 일본덴산산쿄의 서보모터 라인업】
【그림9. 일본덴산산쿄가 개발한 자기식 인코더】
6-10. 일본Moog 주식회사
【그림10. 일본Moog의 서보모터 제품】
6-11. 후타바전자공업 주식회사
【그림 11. 로봇용 커멘드 방식 서보 RS405CB의 컷 모델】
【그림12. 무인기계용 서보의 외관】
6-12. 주식회사 야스카와전기
7. 로봇용 모터의 장래 전망

《시기적절 콤팩트 리포트》
●LED 디스플레이 시장(96~100페이지)
~마이크로 LED의 다음의 목표는 「스마트워치」, 「HMD」,
「자동차」초소형 LED의 온리원 밸류를 소구해 OLED와 차별화~

1. 시장 개황
2. 분야별 동향
2-1. 마이크로 LED 디스플레이
2-2. 미니 LED 디스플레이
3. 주목 토픽
3-1. 유도방식에 대해
4. 장래 전망
【그림1. 마이크로 LED 및 미니 LED 디스플레이 시장규모 예측(수량：2018-2027년 예측)】

《후기》
독자 앙케트 「흥미 있는 리포트」 톱3 예상(101 페이지)