ホンダのP2ロボットがIEEEマイルストーンとして表彰

その言葉を聞くと 人型ロボット人間とサイボーグの関係を持つアンドロイド、C-3POを思い浮かべるかもしれません。 スター・ウォーズ。 C-3PO は、人間とロボットや外来種とのコミュニケーションを支援するために設計されました。 1977 年に初めてスクリーンに登場したこのドロイドは、登場人物たちの冒険に加わり、人間のように歩き、話し、環境と対話しました。彼女は時代を先取りしていました。

発売前に スター・ウォーズ一部のアンドロイドは存在し、移動して環境と対話することができましたが、バランスを崩さずにそれを行うことができる人はいませんでした。

転ばずに歩行できる最初の自律ロボットが日本で開発されたのは1996年のことだった。ホンダのプロトタイプ 2 (P2) は、身長が約 183 センチメートル、重量が 210 キログラムでした。彼はバランスを維持するために姿勢を制御することができ、同時に複数の関節を動かすことができました。

この数十年にわたる偉業が認められ、P2 は IEEE マイルストーンとして表彰されました。落成式は4月28日にモビリティリゾートもてぎの敷地内にあるホンダコレクションホールで予定されている。このマシンは、ホンダのヒューマノイド技術の進化を紹介するロボット展示室に展示されています。

IEEE 名古屋（日本）支部のメンバーは、マイルストーンへのノミネートを支持して、「このマイルストーンは、機械における人間の移動の実現可能性を実証し、ロボット工学の新たな基準を設定した」と書いた。マイルストーンの提案は、Engineering Technology and History Wiki で入手できます。

家庭用 Android の開発

1986年、ホンダの研究者、平井一夫氏、広瀬正人氏、灰川雄二氏、竹中徹氏は、人間と協働する「ホームロボット」と呼ばれるものの開発に着手した。このプロジェクトに関する研究論文によると、階段を登ったり、進路上の障害物を取り除いたり、レンチでナットを締めたりすることができるという。

「私たちは、家の中で働くロボットは、消費者にとって便利だと思われるタイプのロボットであると信じています」と著者らは書いている。

しかし、家事を行う機械を作成するには、家具、階段、ドアなどの障害物を避けて移動できる必要がありました。研究者らによると、人間のように自律的に歩き、周囲の状況を読む必要があったという。

しかし、当時それを行うロボットはありませんでした。最も近い技術者は WABOT-1 でした。 1973年に東京の早稲田大学で作られたWABOTは、目と耳を持ち、日本語を話し、手に埋め込まれたタッチセンサーを使って物体を掴んだり動かしたりすることができた。 WABOT は、不安定ではあるものの歩くことはできましたが、障害物を操縦したり、バランスを維持したりすることはできませんでした。外部バッテリーとコンピューターから電力を供給されました。

アンドロイドを構築するために、ホンダのチームは自分自身をモデルとして、人がどのように動くかを分析することから始めました。

これにより、脚の関節の位置や脚がどこまで回転できるかなど、ロボットに人間のサイズを与える仕様が決定されました。

しかし、マシンの構築を開始すると、エンジニアはすべての仕様を満たすことが難しいことに気づきました。研究論文によると、ロボットの腰、膝、足首の関節の数が調整されたという。人間には股関節が 4 つ、膝関節が 2 つ、足首関節が 3 つあります。 P2 の前任者には、股関節が 3 つ、膝が 1 つ、足首が 2 つありました。腕も同様に処理しました。人間の 4 つの肩関節と 3 つの肘は、ロボットでは 3 つの肩関節と 1 つの肘関節になります。

研究者らは、ロボットが歩行できるようにするために、既存のホンダモーターと油圧システムを腰、膝、足首に取り付けた。各関節はコンパクトで高トルク容量のハーモニックドライブ減速機を採用したDCモーターで駆動しました。

自分たちのアイデアをテストするために、エンジニアたちは E0 と呼ばれるものを構築しました。このロボットは、一対の足を接続しただけでしたが、正常に歩行することができました。しかし、ホンダのウェブサイトにあるこのプロジェクトに関する投稿によると、各一歩を踏み出すのに約15秒かかり、静的な歩行で直線的に移動したという。 （静的歩行とは、体の重心が常に足の裏の内側にある歩行のことです。人間はおへその下に重心を置いて歩きます。）

ホンダのウェブサイトによると、研究者らはロボットが人間のように歩けるようにするためのいくつかのアルゴリズムを作成したという。 YouTube チャンネル「Everything About Robotics Explained」のビデオによると、このコードにより、ロボットは移動メカニズムである動的歩行を使用できるようになり、ロボットは重心を足元に維持するのではなく、常に移動してバランスを調整することで直立状態を保つことができるという。

「P2 は単なる技術的な成果ではありませんでした。それは、有意義な方法で人間と対話し、人間を支援するロボットの可能性を実証し、ヒューマノイドロボット工学の分野を前進させる触媒でした。」 -名古屋IEEE支部

ホンダチームは、ロボットのバランスを崩す原因となる着地衝撃（足が地面に着地するときに受ける力）による振動を軽減するために、マシンの足裏にゴムブラシを設置した。

1987 年から 1991 年にかけて、さらに 3 つのプロトタイプ (E1、E2、および E3) が構築され、それぞれが新しいアルゴリズムをテストしました。 E3は成功でした。

動的歩行機構が完成した後、研究者たちはロボットを安定させるための探求を続けました。研究チームは、地面がロボットの足を押す力と各足と足首の動きを検出するために 6 軸センサーを追加し、ロボットが安定するようにリアルタイムで歩行を調整できるようにしました。

チームはまた、ロボットを直立状態に保つための姿勢安定化制御システムも開発した。研究論文によると、ロボットが歩行時に脚関節の角度に追従できるように、電動モーターのアクチュエーターがどのように動くべきかをローカルコントローラーが指示したという。

その後 3 年間にわたって、チームはシステムをテストし、脚の上に箱型の胴体を備えたさらに 3 つのプロトタイプ (E4、E5、および E6) を作成しました。

1993 年までに、チームはついに C-3PO に似た腕と頭を備えたアンドロイドを構築する準備が整いました。 試作1号機 (P1)。この機械は在宅の人々を助けることを目的としていたため、研究者らは出入り口や階段の典型的な測定値に基づいてその高さと手足の比率を決定しました。腕の長さは、しゃがんだときにロボットが物体を拾う能力に基づいています。

彼らが P1 の構築を完了したとき、P1 は高さ 191.5 cm、重量 175 kg で、外部電源とコンピューターを使用していました。スイッチをオン/オフしたり、ドアノブを持ち上げたり、70kg の物体を運んだりできます。

P1 は一般には公開されませんでしたが、設計をさらに改善する方法に関する研究を行うために使用されました。ホンダによれば、エンジニアたちは、例えば、内部電源とコンピューターの設置方法、腕と脚の動きを調整する方法などを検討したという。

P2 では、頭部に 4 台のビデオ カメラが取り付けられ、2 台は視覚処理用、残りの 2 台は遠隔操作用でした。頭は幅60cmで、深さ75.6cmの胴体につながっていました。

リアルタイム オペレーティング システムを実行する 4 つの microSparc II プロセッサを搭載したコンピューターがロボットの胴体に追加されました。プロセッサは、腕、脚、関節、視覚処理カメラの制御に使用されました。

研究論文によると、本体にはDCサーボアンプ、20kgのニッケル亜鉛バッテリー、無線イーサネットモデムも搭載されていたという。バッテリーは約 15 分間持続しました。外部電源を使用してマシンを充電することもできます。

ハードウェアは白とグレーのケースに収められていました。

1996 年に一般公開された P2 は、自由に歩き、階段を上り下りし、カートを押し、いくつかの無線操作を実行できました。

1996 年に一般公開された P2 は、自由に歩き、階段を上り下りし、カートを押し、いくつかの無線操作を実行できました。キングローズアーカイブ

翌年、ホンダのエンジニアは最小かつ最軽量の車両をリリースしました。 P3。身長は160cm、体重は130kgでした。

2000 年に人気のロボット ASIMO が登場しました。前モデルよりも身長は130cmと低いものの、歩いたり、走ったり、階段を登ったり、声や顔を認識したりすることができた。最新バージョンは 2011 年にリリースされました。ホンダはロボットを廃止しました。

ホンダP2の影響

P2 のおかげで、今日のアンドロイドは研究室で作られた単なるアイデアではありません。ロボットは工場で働くために導入されており、家庭でも働くことが増えています。

この機械は娯楽にも使われています。北京で開催された今年の春節祝賀会では、中国の新興企業Unitree Robotics、Galbot、Noetix、MagicLabが開発したマシンが、人間のパフォーマーと一緒にシンクロダンス、武道、バク転を披露した。

「P2の開発により、ロボット工学の焦点が産業用途から人間中心の設計に移った」とマイルストーンのスポンサーはWikiのエントリーで説明している。 「これは人型ロボットのさらなる進歩を促し、生体力学や人工知能などの分野の研究に影響を与えました。

「これは単なる技術的な成果ではなく、ヒューマノイドロボット工学の分野を前進させる触媒となり、有意義な方法で人間と対話し、人間を支援するロボットの可能性を実証しました。」

ロボットの詳細については、次を参照してください。 IEEEスペクトルのガイド

ホンダの P2 ロボットが IEEE のランドマークであることを示すプレートがホンダ コレクション ホールに設置されます。プレートには次のように書かれているはずです。

ホンダは 1996 年に、安定かつダイナミックに歩行および階段を登ることができる自律型二足歩行人型ロボット、プロトタイプ 2 (P2) を発表しました。彼らの脚式ロボットには、リアルタイムの姿勢制御、動的バランス、歩行生成、および多関節調整が組み込まれていました。ホンダのメカトロニクスと制御アルゴリズムは、モビリティ、自律性、人間とロボットのインタラクションにおける技術的なベンチマークを設定します。 P2 は、人型ロボットの開発に関するさらなる研究を促し、ますます洗練された後継ロボットにつながりました。

マイルストーン プログラムは、IEEE ヒストリー センターによって管理され、寄付者によって支援されており、世界中の優れた技術的進歩を表彰します。