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 「米中対決」は4脚ロボットの分野でも始まるのか(図1)。そう思わせたのは中国Unitree Robotics(ユニツリーロボティクス)。2020年5月に日本でも販売が始まった「Unitree A1」は大きさが中形犬ほどの4脚ロボットで、バク宙をこなせる高い運動性能が自慢だ(図2)。価格は128万円(税別)と、この種のロボットとしては破格の安さだ。仮想敵はずばり、米Boston Dynamics(ボストン・ダイナミクス)の4脚ロボ「Spot」。サイズは半分ほどだがその分動きが敏捷で、価格はなんと6分の1と格安だ。

(a)
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(b)
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図1 米中2社の4脚ロボット
中国Unitree Roboticsの「Unitree A1」(a)、米Boston Dynamicsの「Spot」(b)。(写真a:日経ものづくり、写真b:鹿島)
図2 Unitree A1のバク宙
図2 Unitree A1のバク宙
高出力のサーボモーターと姿勢制御技術を生かした高い運動性能を誇る。(出所:日経ものづくり)
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 Boston DynamicsのSpotは高い運動性を備える4脚ロボットの代名詞的存在であるが、オンライン販売は2020年6月に米国で始まったばかり。価格は約800万円(7万4500米ドル)。Spotは長らく話題が先行していたものの、実は本格的な販売には至っていなかった

* 販売開始に先行し、様々な企業と実証実験や検証を実施している。例えば、鹿島は2019年12月にSpotをトンネル掘削現場へ試験導入。360°カメラを活用して、トンネル掘削の先頭部(切羽)の写真撮影や計器点検などの作業を担えるかの検証をしている。

 大きさで比べるとA1はSpotの半分ほどしかない()。ペイロードの大きさやセンサーの数、防水性能といった仕様だけを比べると、サイズに余裕があるSpotに軍配が上がる。対するA1最大の武器はSpotの約6分の1という低価格だ。最大歩行速度もA1はSpotよりも2倍ほど速い。軽くて小柄なことがむしろ有利に働いているようだ。

表 「Unitree A1」と「Spot」の仕様
(TechShare(東京・江東)、中国Unitree Robotics、米Boston Dynamicsの資料を基に日経ものづくりが作成)
製品名 Unitree A1 Spot
企業名 中国Unitree Robotics 米Boston Dynamics
価格 128万円(税別)から 約800万円(7万4500米ドル)
外形寸法
*立脚時
長さ500×幅300×高さ400mm 長さ1100×幅500×高さ840mm
本体質量 12kg 32.5kg
積載質量 最大5kg 最大14kg
自由度 12 12
駆動方式 電動モーター 電動モーター
歩行速度 最大3.3m/s 最大1.6m/s
登坂角度 最大22° 最大30°
段差の乗り越え高さ 5cm(12cmの事例あり) 最大30cm
主なセンサー ・Intel RealSense D435×1(前方)
・足先力覚センサー×4
・慣性計測装置(IMU)×1
・ステレオカメラ×5(周囲360°) など
稼働時間 1~2.5時間 1.5時間
ソフトウエア Ubuntu、ROS、専用の制御API Spot SDK
その他 ・バク宙も可能な運動性能
・LiDARとJetson TX2を搭載した上位機種「Unitree A1 Explorer」を用意
・IP54相当の防水性能
・360°カメラやLiDAR、ロボットアームをオプションで搭載可

 A1の運動性能はその姿勢制御技術に支えられているという。4脚それぞれのつま先に力覚センサーを、本体に6軸の慣性計測装置(IMU)を搭載。センサーからのデータを基に重心位置を推定し、各関節の角度を調整して姿勢を保つ。こうして段差や階段といった外乱が大きな場所でもバランスを維持して歩行し続けられるという(図3)。

図3 Unitree A1の正面
図3 Unitree A1の正面
1脚当たり3個のモーターを使う。前方に米Intel(インテル)製のステレオカメラを搭載。(出所:日経ものづくり)
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 脚を駆動するサーボモーターはUnitree Roboticsの自社開発。1本の脚を3個のモーターで駆動する。1個当たりの質量は605g、最大出力トルクは33.5Nm、関節の最大回転速度は21rad/s。外部からの衝撃に耐えるため、回転軸の支持に円筒ころを直行配列するクロスローラーベアリングを採用した。