人々の生活を支えてくれるロボット。近年ロボットに関する技術は益々の飛躍を遂げ、ロボットは様々な場所で日常的に活躍するようになってきました。そんなロボットを形作っているのが機構です。ロボットの機構は多種多様で、ロボットがどのような目的で使用されるかによって大きく形を変えます。新たな発想で形作られたロボット機構は、ロボットを思いもよらないシーンで活躍させることに繋がります。今後も作られていく新たなロボット機構は、社会に新たな風を吹き込むことでしょう。
ロボットの機構とはどういう部分？
人々の生活を支えてくれるロボットは、様々なパーツでできています。そもそも、ロボットの機構とはいったいどの部分を指すのでしょうか。まずは、機構についての大まかな情報についてお伝えします。
機構とはロボットを形作るパーツのこと
機構とは、機械の内部構造を指します。例えば、ロボットを形作るパーツも機構と呼ばれます。ロボットは複数の機構が合わさることによって形作られ、動作しているのです。機構はメカニズムとも呼ばれます。つまり、ロボットが動く仕組みやロボットを動かす装置全般を機構と呼ぶのです。
機構にはさまざまな種類がある
機構にはさまざまな種類があります。それらは、それぞれの機構が果たす役割によって、リンク機構や駆動機構といった名前が付けられ、区別されています。機構によって果たせる役割が違うため、ロボットは沢山の機構が集まって、複雑な動作ができるようになっているのです。
例えば、ロボットが物を手に取るにはどのような機構が必要になるでしょうか。まず、ロボットが物を見つけなければなりませんが、このためにはカメラのような機構が必要になります。そして、物を掴むための腕や指の機構、腕や指を動かすための関節の機構が必要になりますが、物を適切な力で掴むための力を調節する機構も必要です。
ロボットのさまざまな機構を紹介！
それでは、実際のロボットにはどのような機構が用いられているかを確認していきましょう。ここでは、二足歩行ロボットとロボット掃除機の、2種類のロボットの機構について見ていきます。
二足歩行ロボットの機構の例
二足歩行ロボットは、安定した歩行を実現させるため、脚部に様々な特徴的機構が用いられています。例えば、着地衝撃吸収機能を有する足部機構もその1つです。この足部機構には、コンプライアンス制御を用いることで接地時の衝撃を緩和させたり、接地部分となる足裏に弾性素材を採用し衝撃を緩和させたりといった手法がとられています。しかし、接地部分は弾性だけでなく、剛性を持ち合わせることも必要なため、新たな足部機構が求められているのが現状です。
他にも二足歩行ロボットには、路面状況の検出機能を持つ足部機構や、接地面積を変えることのできる足部機構などを持っていることがあります。
地面の滑りやすさを測定し、地面が滑りやすい場合のみスパイクを突出させる脚部機構なども開発されています。この機構を使えば、未だに細かい動作が難しい義足や歩行ロボットの脚部でも滑りやすい場所での転倒リスクを低下させることができます。
このように二足歩行ロボットの足部だけでも、さまざまな機構が存在し、開発されています。1つのロボットの同じ役割の機構であっても、多種多様な工夫が可能であることがわかります。
ロボット掃除機の機構の例
家庭内で一般的に活躍するようになってきたロボット掃除機も、様々な機構が合わさって稼働しているのです。例えば、様々なセンサー機構がロボット掃除機を支えています。赤外線センサーで障害物との距離を測り、圧力センサーで対象に接触しているかを感知し、ジャイロセンサーで進行方向を割りだしています。これらのセンサーからの情報をコンピュータで判断し、モーターで実際に機体を動かすことによって、ロボット掃除機は家庭内を清掃することが可能になるのです。
農業の世界で役立つさまざまな機構
ここまでは、有名なロボットの機構がどのようなものか見てきました。現在、ロボットは農業の世界にも進出し、人々の生活を支えようとしています。ここからは、農業のシーンで、ロボット機構がどのように活躍しているかをお伝えします。
農業の世界でもロボットは活躍し人々を助けている
現在、農業に携わる人口は年々減少の一途を辿っており、高齢化も進んでいます。また、農業に関連する技術や判断力の引継ぎも年々難しくなっています。そこで、人に代わって農業を行う存在としてロボットが活躍するようになってきました。収穫ロボットや、挿し穂ロボット、農業用アシストスーツ、自動耕運ロボットなど、様々な種類のロボットが、実際の農業の現場で使用され始めています。
出典：農林水産省『スマート農業の展開について』スマート農業実証プロジェクト④ 令和元年度の実証成果の中間報告
現在、このようなロボットを使った農業は、複数の農場で実証実験が行われており、実験の結果、ロボットを使用することで、一定の労働時間の削減が達成されているのです。
今後、新たなロボットを使用することで、より人間の労働時間を減らし、農業の効率化を進めていくことが目標となっています。
収穫ロボットの機構の例
現在農業用ロボットを通して、社会貢献をしているAGRISTでは、収穫用ロボットを中心にロボット機構を開発しています。AGRISTは、テクノロジーで農業課題を解決することを目標としたベンチャー企業です。
収穫用ロボットには、作物に合わせて最適化されたマニピュレータや、アクチュエータ、作物を判別するためのカメラなどの機構が使われていますが、AGRISTではシンプルな機構の収穫用ロボットを作っています。どんなに完璧なロボットを作ったとしても、実際に農家で使われなければ意味がないからです。そのため、購入しやすい価格のロボットになるよう、シンプルな機構の収穫用ロボットを作っています。
ロボットの機構が変われば社会が変わる
人々の生活を支えてくれるロボットは、機構が組み合わさってできています。これらの機構は、1つ1つ異なった役割を持ち、機構が新しくなればロボットの能力も変わってきます。AGRISTでは、よりシンプルな機構を開発することで、普及しやすい農業用ロボットを製作しており、今後も新たな発想で機構を作っていくことになるでしょう。こうして作られた新たな機構は、農業だけでなく社会全体を変える力を持つはずです。ぜひ、AGRISTでロボット機構に関する知識を活かしてみませんか。