ドミノロボット：屋内測位のクリエイティブな活用デモ | Marvelmind

0:00 皆さん、こんにちは。当社のお客様には本当にユニークな方が多く、驚くような、ときにはとんでもないことをやってのけます。今回もそんな特別な事例の一つなので、少しご紹介しましょう。「彼は人懐っこい小さなロボットで、得意なことはただ一つ、大量のドミノを、とにかく上手に並べることです」。ご覧のとおり、これがそのロボットです。ドミノを並べる、かなりクレイジーなロボットです。そしてもちろん、ほかのロボットと同じように測位が必要です。たまたまYouTubeでこの動画を見つけたのですが、測位にMarvelmindのビーコンが使われているのを見て、紹介せずにはいられませんでした。実は彼らは4月に当社に連絡してきて、こう言っていたのです—

0:59 「あまりサポートしてもらえていない」と。こちらは彼らが誰なのかも知らなかったのですが、その後Twitterを見て、彼らがTwitterでかなり有名で、YouTubeではさらに有名だと偶然知りました。元の動画もぜひご覧ください。私たちからは少しだけコメントします。まず、このロボットは素晴らしいです。本物のロボットで、どのように作られているかをぜひ皆さんに見ていただきたいと思います。優れた、本質的な要素がたくさん詰まっているからです。まず、先ほど述べたように、このロボットはある一つのタスク専用に設計されています。これはおそらく、現代のロボットにとって重要なポイントです。あらゆる人のためにあらゆることをこなすロボットを作ろうとすると、たいていは誰のためにも何もできないロボットになってしまいます。しかし、特定の一つのことに合わせて調整すれば—

1:57 人間に勝つこともできます。今回のケースでは、ドミノを並べる作業で人間に楽々と勝ちました。ドミノの並べ方について、まったく異なるアプローチを取っていたからです。ロボットには自己位置推定が必要です。方法はいくつかあり、光学式、LiDAR、超音波があります。最終的に彼らが測位に当社を選んでくれたことをうれしく思います。しかも、見たところ見事な使い方で、位置と方向の両方に使っています。ご覧のとおり、固定ビーコンの間にはかなり大きな基線があります。各モバイルビーコンが±2 cmの精度を出せるなら、この基線があれば、ロボットの向きは1度未満の精度で得られると思います。そして、かなり—

2:56 しっかりしたフレームがあるので、正確な位置と正確な方向を、エンドツーエンドで同時に得られます。まさに設計図どおり、あるべきやり方です。さて、少し先に飛びました。ご覧のとおり、この小さな点はただの点ではなく、Marvelmindの固定ビーコンです。モバイルロボットを測位するには、まずモデムが必要です。システムの中央コントローラーで、1システムに1台です。それから固定ビーコンも必要です。ここに1台あり、たぶんほかにも1台、もう1台、もう1台あるはずです。たとえばこのような2Dトラッキングなら、固定ビーコンはたとえばここと、ここの2台だけで十分です。彼らはこのように配置していますが、これでも問題ありません。そして、位置と方向を得るためにロボットにもビーコンを搭載します。それから、私がとても気に入っているのは—

3:54 元のアイデアと、そのアイデアが何年もかけて最終的なロボットへとどう変わっていったのかを見せているところです。ドミノをどう補充し、どう動いているか、よく見てください。わかりますか？補充、移動、配置、自己位置推定などは、すべて別々のタスクで、必ずしも同じ方法で解決する必要はありません。彼らはそのすべてで本当に見事な仕事をしていますし、人間のやり方で作ろうとしなかった点がとても気に入っています。人間は一つずつ、一つずつ並べていきます。もちろん人間のほうが指は器用で、多くの点で能力は上ですが、300個を一度に並べることはできません。でもロボットにはできます。ですから、この点でも彼らは見事にやってのけました。「それぞれのドミノを正確にどこへ落とすか、そして—

4:54 それが何色であるべきか、そして10万回ドミノを落としても一度もミスしないほど確実にするにはどうすればよいか。この規模の問題を確実に解決するシステムは、どうしても非常に複雑になります。さて、すべての仕組みをお見せする前に、まずは直接対決で、どれほどの実力か確かめてみたいと思いました」。ご覧のとおり、彼らは既製品を活用しています。これも素晴らしい点です。当社の多くのお客様と同じように、測位が必要なら、もちろん車輪の再発明をすることもできますし、それが良い場合も、とても良い場合もあります。しかし、ロボット全体のような複雑なものを作るときは、たとえばナビゲーションは当社から、カメラは別のサプライヤーから調達するほうが簡単です。そのうえで、優れたモーターやコントローラーを用意し、システムを組み上げました。素人目には見栄えが良くないかもしれませんが、私の—

5:53 見方からすれば、これは本当に優れた、見事なロボットです。いやあ、すごい。ご覧ください。これがモバイルデッキで、これがモバイルビーコンです。そしてもう一度、壁の固定ビーコンを探してみてください。「ドミノを一度にまとめて扱えたことが、規模と信頼性の問題を解決する本当の鍵でした。たぶん、ここが一番気に入っている部分です」。私も大好きです。本当に気に入っています。彼らは、まさにあるべき形でやってのけました。これが実際に作業を担う部分で、人間のやり方ではなく、ロボットならではのやり方で、しかも別系統で行っています。つまり、300個ものドミノを一度にセットする、つまり装填する専用の機械が別にあるのです。素晴らしい。そして、ここでもホイールを使っています—

6:51 特殊なホイールで、その場で旋回したり、さまざまな方向に移動したりできます。ロボットにきれいなシャーシは必要ありません。何度も何度も調整を重ねるので、手を加えやすいシャーシが必要なのです。最初から自分に制約をかけないでください。大きなバッテリーを積んで、バッテリーのことは一切気にしないことです。もちろん、こうした既製品、たとえばこれやこれ、モーターコントローラーやカメラを使ってロボットを組み立てれば、それで完成です。そのあとでチューニングも、仕上げもできますし、いろいろ手を加えられます。ですが、最初から自分を縛らないでください。少なくとも最初のうちは、できるだけ実績のあるシステムを使い、細かな仕上げはあとから行えばよいのです。ビーコンをご覧ください。ほら、見えますね。これがモバイルビーコンで、これが固定ビーコンです。ロボット上のビーコンについてお話ししています。すでに何度かご覧になっていると思いますが—

7:50 「待つ必要がないので、こちらのほうがずっと速いんです。ドッキングステーションに入ってくるだけで、下のプラットフォームがスライドして、最下段の300個のドミノが一度に装填されます。それに、ボットもいました」。これは本当に素晴らしい。おわかりでしょうか。装填と走行を別々に分けているので、モバイルロボットがドミノを並べて走り回っている間に、もう一台のロボットが並行して作業できるのです。これは素晴らしいことです。人間は一度に一つのことしかできないからです。人間にもできますが、一人なら、ドミノを並べるか、詰めるか、移動するか、どれか一つしかできません。ロボットならこれを並行して行えるので、作業がぐっと速くなります。少し先に進めましょう。「トレイを使った予備の装填システムです。万一、ロボットアームが動かなくなったときのためです。さらに—

8:50 ホットウィール（Hot Wheels）のコースのほかにも、機体のあちこちに3Dプリント部品がたくさん使われています。自分たちでプリントしたものもあれば、手が回らないときは—」。先ほども言ったとおり、これは本当に素晴らしいアプローチです。当社でも同じことをしています。今こうして話している私の後ろにもプリンターがありますし、目の前にもさらに数台あります。手軽で柔軟です。ぜひ当社と同じように活用してください。「MatterHackersの友人たちが手伝ってくれました。それがローダーです。では、ドミネーター本体はどうでしょうか。Domは、ドミノを落とすために部屋のどこへ行けばよいかを、どうやって正確に知るのでしょうか。そこで私たちは—」。そして、ここがMarvelmindについての重要なポイントです。短い場面でしたが、率直に言ってかなり本質的です。なぜなら、何らかの方法で位置を知る必要は必ずあるからです。繰り返しになりますが、それは当社でも、LiDARでも、光学式とオドメトリの組み合わせでもかまいません。ただ、彼らはこうした—

9:49 特殊なホイールを使っているので、おそらくオドメトリはそれほど正確ではなく、光学式とオドメトリの組み合わせでも精度が足りなかったのでしょう。しかし多くのロボット、たとえばAmazonのロボットになったKivaのロボットをはじめ、大半のロボットは、この光学式とオドメトリを組み合わせた測位方式を使っています。これはうまくいく場合もありますが、そうでない場合もあります。オドメトリで蓄積する誤差を打ち消すために、床にQRコードなどの光学的な目印を必ずしも設置できるとは限らないからです。しかも、こうした光学ラベルはすり減ることが多く、何らかの手入れが必要になります。それができない場合もありますし、たとえばQRコードを上方に設置することもできません。そうすると、

10:48 天井に設置することになり、それでは十分な精度が得られないからです。だからこそ、センチメートル級の精度を出せるソリューションはそれほど多くありません。そしてMarvelmindは、もちろん、とくに高精度なトラッキングに向いています。「10万2000個すべてのドミノのルートを事前にプログラムしてあるので、ロボットは最初から行き先を正確に把握しています。走行中はこの屋内GPSセンサーでロボットの位置を追跡し、自分がどこにいるかを正確に把握します。そして、ドミノを落とす場所に近づいたら、このIRカメラを使います」。これは本当に素晴らしい。近づいてからは光学式のほうが高い精度を出せるので、それを別の手段で無理に得ようとする意味はありません。つまり、センサーフュージョン、センサーフュージョン、センサーフュージョンが鍵です。オドメトリとの見事なセンサーフュージョンです。彼らが使っているのは、私にはわかりませんが、

11:46 細かい点は別として、当社のシステムと光学式でしょう。光学式は、対象に近づくほど高い精度が得られるからです。しかも、部屋の絶対座標に合わせる必要はありません。合わせるべきなのは、物体やドミノのピースといった、その場の局所的なものです。だからこそ、複数のセンサー、つまり複数の入力を組み合わせているわけです。これが優れたアプローチです。「地面のトラッキングマーカーを読み取って、毎回ロボットがぴったり位置を合わせられるようにしています」。つまりビジョン（画像認識）の部分も、改めて言いますが、優れたアプローチです。センサーを組み合わせてください。種類の異なるセンサー入力を組み合わせることです。どのセンサーも、あらゆるケースに対応できるほど万能ではないからです。実際のケースに何が適しているかは、ケースによって異なります。人員のトラッキングならある答え、ドローンなら別の答え、バーチャルリアリティなら3つ目、このタイプのロボットなら4つ目の答えになります。

12:46 フォークリフト、ボート、人など、対象ごとにさまざまな方法があり、アプローチも少しずつ異なります。しかし、センサーフュージョンという考え方は共通です。違いは、どのセンサー入力を組み合わせて使えるかだけです。「何がいいかというと、セットアップしたら照明を消して帰り、翌朝戻ってくると、フロア一面にドミノが並んでいることです」。これこそ何よりやりがいを感じるところで、本当に自律的なことができるのです。自律的とは、タスクを与えたら、あとは任せておけるということです。そうです。そしてロボットはひたすら走ります。監視はするのかって？はい、します。制御もします。でも、すべてがきちんと設定されていて、タスクが何かに中断されなければ、戻ってきたときには作業が終わっています。「暗闇の中で一晩中働いてくれるのは、とても気持ちがいいものです。さて、この超クールなホイールはどうでしょうか。これは—」。ええ、まさにうってつけのホイールです。当社ではこのホイールを使っていません。

13:45 というのも、一般に少し高価ですし、うまく機能するのはこうした床面だからです。しかし、彼らのこのケースには見事な選択で、まさに使うべきもの、オムニホイールです。「オムニホイールが素晴らしいのは、好きな方向に平行移動できることです。少し左や右に動きたいだけでも何度も切り返さなければならない車と比べて、ずっと便利です。これなら好きな方向に動けるので、ドミノの配置を少しずつ修正できます」。ええ、これは重要な課題です。だからこそ当社では戦車のような旋回を使っています。当社のロボットはたいてい、その場でぴったり旋回できます。そうでないと、前後左右に何度も動かなければならず、そのためのスペースがないことも多いからです。彼らのケースでは、本当にどの方向にも動けます。当社のケースでは、旋回したうえで少し

14:44 前か後ろに動かします。その場で旋回するので、車とは違って戦車のような動きです。しかしオムニホイールなら、この特殊なホイールのおかげでどの方向にも動けるので、さらに簡単です。ただし、制約も明らかです。比較的高価で、たとえば工業的な環境のように、あらゆる条件の床を走れるわけではありません。それを除けば、このロボットは素晴らしいです。そろそろまとめましょう。本当に素晴らしい。当社のお客様がこれほど驚くようなものを作っていることを紹介できてうれしく思います。皆さんもこのようなもの、あるいはもっとすごいものをぜひ作ってください。ご覧いただき、ありがとうございました。