IT01-09 ロボット｜スターAI・情報塾教材

センサ

周囲の状況や物体の位置、温度、光などの情報を感知しデータとして取り込みます。例えば、イメージセンサは画像を、音声センサは音を検知し取得します。センサはロボットが外部環境を把握するための重要なツールです。
知能・制御系

センサから受け取った情報を解析し、適切な判断を行い動作の指示を行います。これにより、ロボットは周囲の状況に合わせて適切な行動をとることができます。
駆動系

実際の動作を引き起こすための部品でアクチュエータと呼ばれます。例えば、モーターは関節を動かす役割を果たします。アクチュエータによって、ロボットは移動したり、物体をつかんだり、特定の動作を行うことができます。

ロボットの３つの要素は人間に当てはめるとわかりやすくなります。

ロボットの要素技術をまとめると次のようになります。

ロボットの要素技術	機能	内容
センサ	人の五感	周囲の情報を計測して電気信号として取り込む
知能・制御系	人の頭脳	センサから入力された電気信号を処理し、仕事を行う部分に適切な動作を命令する
駆動系	人の手足	仕事を行う部分で、実際の動作を行う

ロボットは人と同じような仕組みで動いているんですね。センサ、知能・制御系、駆動系はお互いに情報を交換し合いながらロボット全体を動かしていきます。

ロボットを動かす技術

ロボットを動かすためには実際に腕や足などを駆動させる必要があります。駆動させる部分をアクチュエータと呼びます。

アクチュエータ

アクチュエータとは、ロボットや機械が動くための装置やメカニズムです。ロボットの腕や足などが動くのは、アクチュエータが力を生み出しているからです。

アクチュエータは、電気やエネルギーを使って動きをつくります。たとえば、モーターはアクチュエータの一種で電気エネルギーを受け取って回転する力を生み出します。

アクチュエータの動作の仕組み

モーターを利用したアクチュエータは次のような仕組みで装置を動かします。

① 電気を磁力に変換します。
② 変換された磁力を使いモーターを回転させます。
③ 回転運動を歯車など機械的な仕組みを用いて他の運動に変換します。
④ 直線運動やらせん運動、直交運動などの動作を使い装置を動かします。

アクチュエータはロボットの動作する部分全体のことを指しています。ロボットが行う色々な動作はアクチュエータが行います。

現在のロボット

ロボットを動かす技術は日々進化しています。2023年現在ロボット技術はどこまで進んでいるか確認しましょう。

ボストン・ダイナミクスの「アトラス」

米ボストン・ダイナミクス社のアトラスです。二足歩行型ロボットです。動画は下記に注目をしてください。
- 10秒と23秒付近で重さや素材が異なるモノを持つところ
- 38秒付近で大きな障害物を押すところ
- 47秒付近で体操選手のように体を回転させ着地をするところ
- 全体を通してバランスが良いところ
出典：youtube ロイター（Reuters Japan）ボストン・ダイナミクスの「アトラス」、新たな技を披露
テスラヒト型ロボット「Tesla Bot」

米テスラ社のTesla Botです。テスラは自動車で有名ですがロボットも制作しています。動画は下記に注目をしてください。
- 15秒付近で卵を踏んでも割らないようにしているところ
- 27秒付近でロボットから見た時の物体検知
- 34秒付近で人間の動きを覚えさせ42秒付近で実際にロボットが学習し実演するところ
出典：youtube Tesla Tesla Bot Update
Amazon 「Proteus(プロテウス)」

米Amazon社のProteus(プロテウス)です。Proteusは倉庫で荷物を運搬するロボットです。動画は下記に注目をしてください。
- 全体を通してセンサを使って自動で動いています。進行方向に緑色の光が出ています。
- 17秒付近から大量の荷物を運ぶところ
- 56秒付近で人間を検知して止まるところ
- 1:26秒付近から自動で充電をするところ
出典：youtube Amazon News Meet Amazon's First Fully Autonomous Mobile Robot

人間に近い動きを行う二足歩行型ロボットや、荷物を運ぶことに特化したロボットがありましたね。これらのロボットも、センサ、知能・制御系、駆動系・アクチュエータの要素で動いているんですよ。

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