18. ロボティクス・メカトロニクス

18・1 総論

2015年1月23日にロボット革命実現会議から「ロボット新戦略」Japan's Robot Strategy ―ビジョン・戦略・アクションプラン―[1]が発行された.

この中では,当部門の関連性が深いロボット実証フィールドの整備やロボットオリンピック(仮称:現名称 World Robot Summit),ロボット利活用分野として,「ものづくり分野」,「サービス分野」,「介護・医療分野」,「インフラ・災害対応・建設分野」,「農林水産業・食品産業分野」の5分野が重点事項として定められている.本報告においては,この重点分野の先生方に現在の動向についてご報告頂く事とした.

さて,部門最大の講演会であるROBOMECH2016では,発表件数1 265件,参加者1 904人であった.これは本会の部門講演会としては最大規模となっており,今後のさらなる発展を期待している.

また,本部門ではロボット教育にも注力しており,その活動として毎年開催している「ロボットグランプリ」は今年で20回の記念大会を迎えることができた.こちらについてもロボット教育の側面より紹介する.

最後に部門のロードマップ委員会の活動状況について今年度議論を深めた重点分野について紹介する.

〔柳原 好孝 東急建設(株)

18・2 World Robot Summit

World Robot Summit(WRSと略記)は,人とロボットが共生し協働する世界(Robot World)実現を念頭に,経産省とNEDOが旗をふり,世界のRobot Excellenceを集めて開催する競演会である.WRSでは,ロボット競技会(World Robot Challenge)とロボット展示会(World Robot Expo)を開催する.競技(World Robot Challenge)では,Industrial Robotics Category,Service Robotics Category,Disaster Robotics CategoryとJunior Categoryの競技会が,また展示(World Robot Expo)では,競技会開催地で先進ロボットやロボット技術を展示する集中展示と,地域へのロボットの社会実装を展示する地域展示が実施される.競技と展示の連携開催とともに,世界のロボット関連研究者・開発者や政府・民間の要人が将来のロボットの姿を議論しこれからの方向性を提示することがめざされている.

WRSの端緒は,2015年1月に,ロボット革命実現会議が作成したロボット新戦略[1]のロボットオリンピック(仮)にある.そこでは,『ロボットの研究開発を加速し,実社会への導入・普及を図る,すなわち社会実装を進める一つの方法として,様々なロボットを対象とした競技会や実証実験,デモンストレーション,すなわちロボットオリンピック(仮称)を実施する.』ことが提案されている.これを受け,2015年度には,ロボット革命イニシャティブ協議会の第三のワーキンググループ(ロボットイノベーション)の第三サブワーキンググループ(ロボットオリンピック(仮)からロボット国際競技大会に名称変更した)で,その内容が検討され報告書としてまとめられた.その後,2016年度は,WRSの競技や展示に関して詳細な検討が加えられた.

一方,2004年に開催されたDARPAのグランドチャレンジ(砂漠での無人運転車)が2007年のアーバンチャレンジ(人工都市での自動運転)へ引き継がれ,その後Googleの自動運転プロジェクトへとつながったことは記憶に新しい.この10年の経験から,DARPAはロボットチャレンジが科学技術イノベーションツールボックスの重要な手段となったことを報告している[2].これは,ロボット技術の成熟度があがり,衆知を集めた統合努力が大きな成果を生む時代となっていることを示している.展示についても,いわゆる万国博覧会が産業の見える化によりその普及の推進力となったことは広く認識されている.

科学技術の飛躍,社会実装の加速目的に,ロボット競演会が重要な役割を果たす時代背景を受け,日本は官民あげてWRSの開催準備をすすめている.2018年のプレ大会が東京ビッグサイトで,2020年の本大会が愛知県で開催することが決定され,その内容と方向性が定まりつつある.今後,その洗練と効果的実行とレガシー化が追及される予定である.

〔佐藤 知正 東京大学名誉教授

18・3 イノベーション拠点

福島イノベーション・コースト構想とは,東日本大震災の地震と津波,さらには東京電力福島第一原子力発電所(以下1Fと記す)の事故によって大きな被害を受けた福島県の浜通り地域の産業基盤を再構築するためのビジョンである.この中で,1Fの廃炉を加速するための国際的な廃炉研究開発拠点の整備,ロボットについての研究・実証拠点の整備,新しい産業基盤の構築などが提案され,政府の「経済財政運営と改革の基本方針2014」(骨太の方針)にも盛り込まれた.同構想では,ロボット技術が浜通り復興のための一つの重要な柱として位置づけられ,その研究開発や実証試験を行うための拠点の整備などがうたわれており,以下の二つの施設も同構想の拠点として位置づけられている.

日本原子力研究開発機構(JAEA)楢葉遠隔技術開発センターのモックアップ試験施設は,1Fの廃炉のためのロボットや遠隔操作機器,災害対応ロボットの実証試験や遠隔オペレータの訓練などを目的として設置された施設であり,平成28年4月に本格運用が開始されている.試験棟の実規模実証試験エリアには,実規模のプラントのモックアップが設置可能であり,また要素試験エリアでは,ロボット試験用水槽,モックアップ階段,モーションキャプチャなどが設置され,水中ロボットの実証試験,1F建屋内の階段の昇降実証試験,ドローンなどのロボットの動作評価などを行うことが可能になっている.また,研究管理棟には,没入型バーチャルリアリティシステムがあり,原子炉建屋内のウォークスルーや,ロボットの移動経路や被ばく量の計画・評価などを行うことができるようになっている.現在,1Fの実際の原子炉建屋内の一部の3次元実データが保存されており,事故プラントのリアルな環境の仮想体験が可能となっている.また,クローラ型移動ロボットなどの標準試験場も有しており,これを用いた性能評価試験,操作訓練や,性能評価ための標準試験法(Standard Test Method)の開発なども行われている.これまでに,この施設で高専の廃炉創造ロボコンや,様々な研究機関によるロボットや遠隔操作機器の試験などが行われている.また,国際廃炉研究開発機構(IRID)による原子炉格納容器下部1/8セクター実規模試験体を用いた止水試験も計画されている.

一方,福島ロボットテストフィールド(RTF)は,フィールドロボット(陸・海・空)の実証試験・性能評価などを目的として,南相馬市(一部の滑走路は浪江町)に建設中の施設である(平成30年度から順次開所予定).約50 haの敷地内に,無人航空機エリア(滑走路,緩衝ネット付飛行場,落下試験場,ヘリポート),水中・水上ロボットエリア(水没市街地,屋外大型水槽,屋内水流付大深度水槽,屋内濁度調整水槽),インフラ点検・災害対応エリア(トンネル・橋梁,瓦礫・土砂崩落,市街地・住宅・ビル,プラント)などを設置し,様々な環境での動作実証試験を行えるようになる予定である.また,耐風試験装置,降雨試験機,霧発生装置,防塵試験装置,発煙模擬装置,防爆試験装置,耐圧試験装置(水圧),電波暗室など,様々な試験を屋内で行える国際産学官共同利用施設も設置予定である.これらを用い,フィールドロボットの様々な実証試験・性能評価のみならず,遠隔オペレータの技能の評価を行い,認証を行うことも計画されている.なお,性能評価手法については,NEDO「インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト」「ロボット性能評価手法等の研究開発」で,フィールドロボットに要求される性能や安全性等を評価するための標準的な試験方法の検討が行われており,その成果がRTFにおいても採用されることが期待される.

災害対応ロボットの社会実装を進めるには,ロボットや遠隔操作機器の研究開発だけでなく,実証試験や性能評価によって実用性を高めるとともに,オペレータの訓練などが重要である.これらの施設を利用したロボットや遠隔操作機器の性能やオペレータの技能の評価・認証を行うことが可能になれば,ロボットや遠隔操作機器の現場での活用,さらには社会実装・普及の推進につなげることができると期待される.

〔淺間 一 東京大学

18・4 ロボット利活用社会

18・4・1 ものづくり分野

2016年は産業用ロボット市場が引き続き活況であった.2009年のリーマンショック以降(2012年にやや落ち込むものの)2016年に至るまで産業用ロボットの出荷台数は伸び続け,ものづくりの自動化ニーズは2009年以前とは様相を異にしている.実は日本にとって気になる事象がある.

一方,2016年は他分野と同様に,いわゆるIoTや人工知能がバズワードとなった年でもありシーズ指向でロボットを含む自動化システムにおける利活用が模索されはじめた.

さらに,産業現場の課題に対し複数の有志参加チームが競い合う技術チャレンジ大会が開催され,ものづくりの産業現場におけるロボット利活用にはさらなる技術開発が必要であることが,ニーズ指向の観点から一般にも知られるようになった.これは上述の「気になる事象」への対策となりうる.これに関連して各国国策についてもトピックがある.

以下,それぞれについて,詳しく述べる.

図1において国際ロボット連盟[1]および日本ロボット工業会[2]調べの統計データを用いて産業用ロボット市場の様相を俯瞰する.同図の横軸は1980年から現在までの年次,左の縦軸はロボット出荷台数,右の縦軸はパーセンテージである.全世界出荷台数推移を黒の折れ線で示す.台数は左の縦軸に割り当てられている.元データ数値を読むと2015年に253 748台であったものが2016年には推定280 000台と予想されている.黒の折れ線全体をたどると2009年を境にあきらかに異なる様相を示しているのがわかる.2008年以前の年ごとの市場伸長は平均1 863台である.一方,2010年以降のそれは平均26 568台であり,まさに桁違いの様変わりである.その背景には中国に代表される新興国市場の急進がある.今後も世界各地で市場が立ち上がって伸長が続くことが期待されている.

図1 産業用ロボットの市場の様相
図1 産業用ロボットの市場の様相

ここで日本がこの伸長を享受できているのかを分析してみる.図1のオレンジ色の折れ線は日本製ロボットの輸出/国内出荷比率でありその値は右の縦軸で示される.図から分かる通り1991年から輸出が急進し2003年に50%を超えてさらに伸び続けている.これは海外市場が主戦場となって久しく,出荷されるロボットは,ものづくりの重心が国内から海外へ移動するのを追いかけているという常識と一致する.さらに水色の折れ線は日本製ロボットのシェアの推移を表しており,その値は右の縦軸で示される.1980年代から2000年までは,ほぼ80~90%を保って他国製を寄せ付けず国内外の現場に続々と日本製ロボットが投入された(これが日本はロボット大国との印象につながったと考えられる).ところが,輸出比が50%を超えた2003以降は回復すること無く低落を続けている.つまるところ日本の産業用ロボットは世界市場伸長の好機を得てはいるが,相対的に競争力が低下している可能性がある.

さて,2016年度のもう一つのトピックについて述べる.それは複数のエンドユーザが自らの産業現場の課題の一部をコンテスト化しはじめたことである.海外では2015年からの米アマゾン社の物流課題チャレンジ[3],欧エアバス社の作業現場課題チャレンジ[4]がその代表例である.これらには産業用ロボットシステムにとっての大きな潜在市場および未踏領域の技術課題が凝縮されており興味深い.日本勢は優勝を含む好成績を残している.何が勝敗を分けたのか内容は詳細に分析すると良い.国内では計測自動制御学会システムインテグレーション部門がセブン&アイ・ホールディングス社の協賛を受けてフューチャーコンビニエンスストアコンテストを主催し2017年度はロボット技術を含む実システムによる競技が計画されている[5].今後は本年鑑18.2で詳報されるWorld Robot Summit [6]においても産業用の課題科目が実施される(プレ大会[7]).

各国国策に関するトピックについても述べておく.欧州の製造業向けの産官学連携による課題解決プロジェクトは独Industrie4.0を含め連綿と継続中であるが,大統領選の最中から米トランプ政権は製造業国内回帰を強力に主張している.有権者からは自動化システムと産業用ロボットを米国内で活用すべきとの声が根強く,財界や産業界,学術界からの新たなロボット開発活用施策の提言が繰り返し行われている.直近のアメリカ先端自動化協会のバーンスタイン会長による自動化・ロボット施策提言は,的確かつ具体的である[8].

以上をまとめると2016年は産業用ロボットビジネスの好調が継続している,基礎的な研究開発課題が多く残されているのが周知されはじめた,産業用ロボットシステムにとって新たな研究開発がシーズ先行とニーズ先行双方を起点として動き始めた,ということになる.もちろん過酷な高速グローバル競争のなかでロボット技術者・研究者にとって,日本がこれらの流れをリードできるかを傍観している暇はない.

〔野田 哲男 大阪工業大学

18・4・2 サービス分野

(1)現状

ロボット革命実現会議や,2020年の東京オリンピック・パラリンピック開催,最近の人工知能,自動運転,ドローンなどの急激な技術開発により,サービス分野へのロボットにはこれまで以上に期待が大きい.すでに自動運転自動車での実証実験や社会受容性の研究も始まっている[1].ドローンも「空の産業革命」と言われるほどに大きな分野であり,各種モニタリングのほかに物流などにおいて実証実験が始まっている[2].これらはロボット技術が大きく貢献できる分野である.

実用面では家庭用掃除ロボットの普及や,リハビリ用パワースーツの他にも,大手IT企業よりネットワーク利用のロボットも製品化されている.サービスロボット元年と言われた2005年の愛・地球博では100台近くのロボットが公開され10年を過ぎ,技術的な進歩だけでなく,社会的にも受入れの意識が高まって来たものと考えられる.ホテルやレストランでのロボットの実運用,羽田空港では17種類のロボットの実証実験[3]などもサービスロボットの完成度,信頼性が向上されたものであり,経産省や国交省などが連携する事業も増えてきている.これまでの期待と大きく異なるのは,単にロボットというのではなく,上記のような具体的な応用が伴っていることであり,さらに,自治体やユーザー側が主体となっている点である.

(2)コンテスト・展示会

コンテストやハッカソン,展示会においても技術開発が促進されている.ピッキングチャレンジ,ロボカップ,コンビニエンスストアを題材としたコンテスト[4],ミドルウエアなどの普及を目指したRTMコンテスト[5]やRSNPコンテスト[6],など多様なコンテストがある.一方,世界最大の家電見本市CESでも関連展示が増え,オートメーション・ロボットの見本市AUTOMATICAにおいても移動ロボットは通路を走り回っている.World Robot Summit(WRS)[7]では,ものづくり,サービス,インフラ・災害,ジュニアにおける競技とともに実証ベースの展示が計画されている.このようにコンテスト,展示会において広がりを見せているが,今後はそこで生まれた技術を課題解決のために,さらに公開・活用していくことが重要である.

(3)市場創出の取り組み

ネットワークロボット以降,IT技術の進歩に伴いユビキタス・クラウドロボティクス,エッジコンピューティングなど活動が活発であり,情報処理や人工知能分野でのロボット特集も多い.ロボットは物理的な運動を伴うので,単なるITサービスの様に短期での爆発的な展開は難しいが,市場創出の研究開発が続いている.また,大学を地域の産業創出や人材育成の拠点とする文科省事業も多い.ストレスフリーな未来社会の実現を目指した「ユニバーサル未来社会推進協議会」[8]では自治体などの各種取り組みの紹介や実現に向けた議論があり,お台場を中心とした「ベイエリアおもてなしロボット研究会」では共通プラットフォーム技術を活用し,2020年に100台のロボットで100のアプリケーションを実証することを目指している[9].今後もコミュニティセントリックの観点で,地域からの活性化は進むものと考えられる[10].サービスロボットの分野は,まだ市場性が不明瞭であるが,各種コミュニティでの活動が継続的に繋がって行くことを期待したい.

〔松日楽 信人 芝浦工業大学

18・4・3 医療分野

医療分野におけるロボットの導入としてIntuitive社によるDaVinciが有名であるが,研究レベルではその前後から国内外で多く研究されており,機械学会においても様々な部門間で長年に渡り議論されてきているテーマでもある.

特にリスクが高い手術支援ロボットは,情報誘導型のロボット,マスタースレーブ型のロボット,術者支援用ロボット,に大別できる.情報誘導型については,術中情報の質の向上による動きの精緻化が進展している.マスタースレーブ型についてはDaVinci [1]が現状では寡占状態であるが,後発品・後継として各研究機関や企業にて基礎研究レベルのものから製品レベルのものまで数多く研究開発されてきている.内視鏡を動かすロボットについては国産ロボットEMARO [2]のほか,小型化されたロボットなどが市場に出てきている.また,特に最近は,直線的に体内に侵入するDaVinciとは異なり,軟性的内視鏡のように体内深部にまでデバイスを到達させ,先端局所で処置をすることが出来るFlexible surgical robotの研究が活発化している[3].以前から行われているConcentric tube robot [4]の原理を展開した治療ロボット研究の発表が国際学会にて増加傾向にあり,軟性的アプローチかつマスタースレーブによる局所低侵襲治療支援の技術開発がしばらく続くものと考えられる.それらの実現のためには,微小機構・柔軟かつ剛性の保持といったメカニカルな課題のほか,局所ゆえに周囲臓器を傷つけないためのセンシング技術,Haptics,制御技術,観察のための微細カメラ技術といった様々なロボティクス技術が必要である.また,術者支援用については,手ぶれを抑制する手台アームiArmsが上市されており[5],ロボティクス技術の医療への展開が確実に進んでいる.

手術のトレーニング用ロボットなども増えてきているが,より実体験に近い治療手技のトレーニングが出来る患者ロボットや,手技の定量化・手技の伝承なども可能とするセンサー付精巧人体モデル「バイオニックヒューマノイド」のプロジェクトが進んでおり[6],治療用ロボットのテストベッド・評価指標として用いられることが期待される.

一方,手術室内の医療機器データや室内の様々な情報を統合するスマート治療室の研究が進んでいる.そこでは既存の周辺計測機器や手術ロボット等との相互接続を実現するための手術室内情報統合ミドルウェアの開発が行われており,いわば手術室のロボット化が進んでいる.現在はオープンMRIや超音波診断装置,X線CT,X線透視装置等の画像撮像装置を中心とした情報機器の活用が考えられているが,先述のiArmsをはじめ,ロボティック顕微鏡,ロボット手術台等の導入が進み,情報活用が医療ロボットにも積極的に活用される動向がある[7].

一方で,研究成果が製品化される動きは緩やかではあるが加速化傾向にある.これは,ロボットの医療応用という観点ではなく,医療現場から抽出されたニーズをベースとしたデザインの中でロボット技術を応用するという観点で技術が検討されていく傾向が高まりかつ,医工連携の動きがより進んできているからである.特に医療機器を製品化するためには薬事承認や保険収載まで含め考えられたビジネスモデルを考慮する必要があり,高額になりがちなロボット技術を用いた医療機器開発にあるべき形を十分に検討する必要がある.これは制度など非技術的な要件とも連動することであり,年々変化していくため動向を注視する必要がある.

〔正宗 賢 東京女子医科大学

18・4・4 インフラ分野

2013年,国土交通省と経済産業省が共同で開催した「次世代社会インフラ用ロボット開発・導入検討会」において,次世代社会インフラ用ロボット開発・導入の重点分野として,橋梁の維持管理/トンネルの維持管理/河川およびダムの水中維持管理/災害状況調査/災害応急復旧,の5分野が設定された[1].これにより,インフラ用ロボットについては,近年,これらの重点分野に沿った開発が進められている.NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)は,2014年に「インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト」を立ち上げた.ここで,橋梁維持管理4件,水中維持管理2件,災害調査5件の計11件の課題が採択され,4年間,インフラ用ロボットの実用化に向けた研究開発が進められている.また,SIP(戦略イノベーション創造プログラム)の「インフラ維持管理・更新・マネジメント技術」においても,2014年,橋梁やトンネルの維持管理ならびに,災害時の応急復旧に関するロボット技術に関する公募が行われ,インフラ用ロボットに関する研究開発が進められてきた.SIPについては,2016年末に実施されたステージゲートを経て,2018年度まで,実用化を目指した研究開発が進められる.

一方,国土交通省は,上記の重点分野について,実際にロボットが検査・調査等を行う現場を設定し,2014年より,上述の重点課題について実証評価を受けるロボット技術を公募した.2015年の評価の結果により,災害調査において活用を推薦する技術が8件,応急復旧分野において活用を推薦する技術が3件,水中維持管理分野において,試行的導入を推薦する技術が7件採択された.また,橋梁維持管理ならびにトンネル維持管理を行う技術については,2015年末の時点で試行的導入を行うことが可能なものが選出できなかった.そこで,2016年には,課題の再検討を行った上で現場での評価を実施し,試行的導入を行う技術が選定された.

また,2016年は,熊本地震による甚大な被害が発生したが,ドローンによる被災地調査や無人化施工技術による応急復旧など,実災害環境において,インフラ用ロボットが広く活用された.

さらに,上述の技術を容易に参照できるように,国土交通省は,これまで整備を進めてきた新技術の情報提供を行うシステムNETIS [2]とは独立に,社会インフラ用ロボット情報一元化システム[3]を立ち上げ,現場検証の結果の掲載や,社会インフラ用ロボットに関する情報提供の配信を行っている.

以上に示す通り,2016年は,インフラ用ロボットの社会実装に向けた開発や検証ならびに,実用化が大きく前進した年であると言える.

〔永谷 圭司 東北大学

18・4・5 農業分野

我が国の農業の自動化・ロボット化は2015年1月23日に発出された報告書「ロボット新戦略」[1]に基づいて進められている.ロボット新戦略では農林水産業・食品産業分野のロボット導入について,ロボット技術を積極的に活用することで作業を機械化・自動化し,労働力を補うとともに,センシング技術等を活用した省力・高品質生産により,大幅な生産性向上を図ることを目指すことになっている.また,多くの作業が炎天下や急斜面等の厳しい労働環境で行われている中,依然として人手に頼っている分野において重労働を軽労化するとともに,ICTと一体的にロボット技術を活用することでノウハウが必要とされる作業を経験が少ない者でも可能にし,若者・女性等多様な人材の農林水産業への就業を促す環境を整えることを基本的考え方にしている.また,今後重点的に取り組むべき分野としては以下の3技術が挙がっている.

①GPS自動走行システム等を活用した作業の自動化

②人手に頼っている重労働の機械化・自動化

③ロボットと高度なセンシング技術の連動による省力・高品質生産

「① GPS自動走行システム等を活用した作業の自動化」ではトラクタ等農業機械の夜間・複数台同時自動走行(図2)を行い,これまでにない大規模・低コスト生産を実現することを目指している[2].現在,農林水産省は,この自動走行システムの実用化を念頭においた「ロボット農機の安全性確保ガイドライン」を策定中で,最終案が2016年3月中旬に公開された[3].「②人手に頼っている重労働の機械化・自動化」は収穫物の積み下ろしなどの重労働をアシストスーツで軽労化するほか,除草ロボット,畜舎洗浄ロボット等によりきつい作業,危険な作業,繰り返し作業から解放させることが狙いである[4].また,「③ロボットと高度なセンシング技術の連動による省力・高品質生産」はセンシング技術や過去のデータに基づく,きめ細やかな栽培により,作物のポテンシャルを最大限に引き出し多収・高品質を実現することを目指して研究開発が進められている.さらに葉菜類の施設生産システムや苗生産システムでは播種から出荷までの各工程において装置化やロボット化が既に一部実用化しているが,高齢化と労働負荷の観点からニーズが大きい各種管理・収穫ロボットはいまだ開発途上にあり,今後の研究開発に期待がかかる.さらに,農産物の加工・流通過程において光センサを用いた等級選別,NIRによる食味計などが品質の管理・向上のために,今まで以上に利用されることになろう.次世代施設園芸は生産履歴情報はもちろんのこと,消費者が求めるオーダーメイドな食料生産を可能にし,農産物の生産から消費までのフードチェーン全体を対象にしたシステムに発展することが予想される.

図2 トラクターの複数台同時自動走行(センターの自動走行トラクターには監視のため人が搭乗)
図2 トラクターの複数台同時自動走行(センターの自動走行トラクターには監視のため人が搭乗)

〔野口 伸 北海道大学

18・5 注目技術

ロボティクス・メカトロニクス分野における最新の注目技術として,本部門ROBOMECH表彰(本部門一般表彰)を受賞した研究5件について簡単に紹介する.ROBOMECH表彰は,本部門主催のロボティクス・メカトロニクス講演会2016(2016年6月,横浜)から5件が選ばれている.

1件目は「受動バルブを用いたスラグ液滴の自動格納マイクロ流体デバイス」(石田ほか)である.薬剤の濃度分析を例として,気液スラグ流を用いて溶液の微小液滴を形成し,分析のためにそれを時間経過順に自動的に格納するデバイスを開発している.流路の形状の違いにより圧力障壁を変化させることにより,能動バルブは用いずにそのような動作を実現している.

2件目は「狭隘路におけるクローラロボットの走行制御」(小島ほか)である.工場内の凹凸のある狭隘な点検通路をクローラロボットに走行させ,点検を自動化することを目的としている.ロボットの壁との接触が避けられないため,壁への接触を考慮した力学モデルを構築し,その制御方法を提案している.これによりL字カーブや直線通路での横方向への移動が可能になり,狭隘路での走行に成功している.

3件目は「多自由度鉗子を搭載した深部脳外科小型手術支援システムの開発」(忽滑谷ほか)である.脳の深部,狭所で1 mm以下の血管を吻合することがある難易度の高い脳外科手術のために,3自由度ロボット鉗子を搭載する6自由度の駆動部を開発している.鉗子先端が様々な位置,姿勢をとることが可能になり,血管吻合タスクの一つである針の刺入,刺出タスクに成功している.

4件目は「昆虫搭載型バイオ燃料電池を用いた自律分散型環境モニタリングロボットの開発」(庄司ほか)である.昆虫体液中に含まれる血糖を用いて発電する昆虫搭載型バイオ燃料電池を開発している.これをマダガスカルゴキブリに搭載し,333 μWの発電量が得られたことを報告している.無線センサの回路を駆動し,生物が持つ化学エネルギーを用いた無線センシングに成功している.

5件目は「がん細胞特異的結合ペプチドスクリーニングのためのマイクロ流体デバイス」(神永ほか)である.がん細胞にだけに特異的に結合するペプチドが見つかれば,抗がん剤の候補になる.それをスクリーニングするプロセスを自動化するためのマイクロ流体デバイスを開発している.流路高さが高い場合にも動作するバルブを開発し,その動作を実現している.

なお,ロボティクス・メカトロニクス講演会2016では,上記のほかに,下記5件のベストプレゼンテーション表彰を選出している.そのタイトルは,「ホイールベース可変機構を搭載した軟弱地盤移動用ローバに関する研究」(飯塚),「脊椎強度評価試験機により得られた医学的成果と今後の展開」(増田),「複数のGNSSアンテナ搭載UAVを用いた高精度位置姿勢推定と精密三次元計測」(鈴木),「放物運動拘束を利用した単眼視ビジュアルオドメトリに関する検討」(大津),「単一細胞の大変形圧縮モデルを用いたオンチップ弾性特性計測」(杉浦)である.

全般的な傾向として,今回の受賞研究は大きく分けて医療,バイオ,移動の三分野からであった.しかし,その内容は多岐にわたり,本部門の特徴である研究の幅広さは感じられる.

〔小俣 透 東京工業大学

18・6 ロボティクス・メカトロニクス分野の人材育成

2016年は,ロボティクス・メカトロニクス分野における人材育成に関連する大きな二つの動きがあった.一つが,初等中等教育におけるプログラミング教育の必修化の動きと産業分野におけるロボット系人材育成の活動である.

2016年6月に閣議決定された日本再興戦略2016 [1]では,その総論の中で初等中等教育でのプログラミング教育の必修化について述べている.文部科学省も有識者会議を招集し,小学校段階におけるプログラミング教育の在り方についての検討を始めた.ところが,現時点では「プログラミング」という言葉が一人歩きしているきらいがあり,単にコーディングを学ぶことが主たる教育目標であるように語られることが多い.しかし,上記の施策の大きな目標は,第4次産業革命の実現にあたり大きく不足することが予想されているIT人材の育成である.そこで,コンピュータに意図した処理を行わせることのできる「プログラミング的思考」を身につけさせるための手段として,ロボット教材が大きな注目を集めている.従来からあるプログラム可能なロボットの販売だけではなく,ロボット・ハードと教育用教材がセットになった教材の発売,ロボットプログラミングを教える学習塾の展開等,数多くの活動が動き始めている.目標とされている2020年(小学校の場合)の必修化に向けて大きな流れになっていくと思われる.また,2020年のWorld Robot Summit内で開催されるWorld Robot Challengeのジュニア部門の準備も開始され,若年層に対するロボットを活用した教育がますます活発になってきている.

一方,この先20年以上にわたって生産年齢人口の減少が確実な状況となっており,様々な生産やサービスの生産性向上が必須な状況となっている.そのひとつの解決手段として,ロボットの活用が注目されている.第4次産業革命の実現という立場も合わせて考えると若年層の教育だけではなく,ロボット,IoT等の新しい技術を使いこなすことのできる人材の育成も急務である.そこで,2015年に発足した,ロボット革命イニシアティブ協議会[2]では,中古ロボット「教材化」の検討や,都道府県レベルでのロボット事業支援機関の創設を示し,各地域でのロボット導入支援がスタートした.これらの事業計画の中には,ロボットシステムインテグレータ育成支援も含まれており,ロボット普及の裾野拡大に向けた活動が複合的にスタートしている.2016年度の末には,ロボット導入促進のためのシステムインテグレータ育成事業がスタートしており,2020年までにロボット導入を支援する人材を倍増させるという目標が示されている[1].今後のロボット分野の発展が期待される.

〔琴坂 信哉 埼玉大学

18・7 ロードマップ

2015年度の調査では人や社会に関わるロボットの要素技術として「アシスト(ハードとスキルの両面)技術」と「社会ロボティクス」のテーマについて実施した.2016年度は「アシスト技術」と「社会ロボティクス」については継続して調査を行い,新しいテーマとして様々な災害への対応やインフラ整備への適用が期待される「建設ロボット」,また最近その利用展開が注目されている「ドローン」についての調査を実施した.

「アシスト技術」について,昨年度の調査では業種ごとの利用イメージを基にその技術形態を分類し,開発状況を報告した.2016年度では使用状況と今後の方向性を調査した.アシスト技術の適用が最も期待される分野は医療・介護であり,用途別の専用機器(パワーアシスト)として開発,販売され始めている.装着型の歩行アシスト,ベッドの起床,人をベッドから車いすに移動させる移乗アシストなどがあげられる.介護用のこうした機器には,開発,導入試験,実証実験,購入補助など国[例えば,1, 2]からの支援制度が存在するため,適用に向けた契機となっている.その他,重量物搬送などの作業アシスト機器,人と作業割振りする協調するアーム型のアシストロボットも導入されつつある.NEDOのプロジェクト[3]によれば,将来は「柔らかい」「薄い」「軽いアクチュエータ」の要素技術の開発や「人に密着する」「安全性」を考慮した実用的な技術が求められる.

「社会ロボティクス」について,昨年度はインターネットを介した様々なロボットの利用状況を報告したが,2016年度はその導入・実装に向けた課題を調査した.このようなロボット技術を実社会に導入する取組みは既に行われているが,単なる技術的な問題に加えて法律,安全性,倫理上の問題も考慮する必要がある.例えば,公道上のロボットの走行は道路運送車両法や道路交通法の制約を受ける.また生活支援ロボットなどは物理的作用を及ぼす電気製品とは異なり,人に対する安全性を確保する必要もある.さらに介護・医療用のサービスロボットでは被験者あるいは被介護者・患者等の実証データがロボットの改良に不可欠であり,ロボット導入のリスクと利益を考慮した倫理原則とそれに従った実証実験が求められる.

「建設ロボット」は1980年後半,バブル経済による建設需要の急激な拡大に伴い,労働者不足や労働環境(いわゆる3K)の改善,生産性の向上を目的として,建設の自動化・ロボット化が進められた.1990年代には建築では自動化ビル建設,土木では大型のハンドリング装置など,多くの作業ロボットが開発されたが定着はせず,バブル崩壊とともに衰退した.2000年以降になるとICTを活用した現場管理システム,災害現場用の遠隔制御や無人化施工システムなどが導入され,情報化技術が不可欠な状況となった[4].近年,土木分野では生産性向上とグローバルな競争力を培うため,ICT施工の標準化と測量–設計–検査–納品までの3D図面化含めたi-Constructionが打ち出され,その開発が進められている.一方,建築分野では都市の再開発や2020年オリンピックーパラリンピック開催に向けた施設建設に伴い,過去に開発された建設ロボットをITCの導入によってリメークする計画などもあり,そのアイデア出しが需要なキーとなっている.

「ドローン」はコンピューター制御された無人航空機の総称で,姿勢制御や経路飛行だけでなく,外界を認識して障害物を回避する機能やGPSによる自己位置認識を基に正確な帰還性能を有するものもある.活用範囲として,現状は「監視・空撮」の目的・利用が主であるが,今後は「搬送」への利用が期待される.災害救助の調査,山岳地帯や河川の測量や空撮,橋梁やトンネルのインフラ点検,農薬散布など精密農業,エネルギー施設や製造施設の点検,物流業における配達などへの利用が期待される[5].一方,ドローンの実用化・事業化にあったては,ドローン自体の開発と共にペイロードに対するサイズ,重量,電力,通信用無線帯域の制限,過酷な環境下での機能継続や耐久性の確保などが課題となっている.2015年12月の航空法の改正により,200 g以上の無人飛翔体は産業用・ホビー用途の区別なく航空法の適用を受け,指定区域内での利用には許可が必要となった.また,利用にあったてはプライバシーやセキュリティーへの対応も必要である.

〔井上 文宏 湘南工科大学

18・1の文献

[ 1 ]
ロボット新戦略, http:/​/​www.meti.go.jp/​press/​2014/​01/​20150123004/​20150123004b.pdf(参照日2017年2月14日).

18・2の文献

[ 1 ]
ロボット新戦略Japan's Robot Strategy —ビジョン・戦略・アクションプラン—,http:/​/​www.meti.go.jp/​press/​2014/​01/​20150123004/​20150123004b.pdf.
[ 2 ]
Jim Pippine, Jesse Strauss, Johanna Spangenberg‐Jones, MAJ Chris Orlowski,” DARPA Robotics Challenge: Ten Years of Lessons Learned Put to Action Lessons Learned Report.

18・4・1の文献

[ 1 ]
国際ロボット連盟 International federation of Robotics https:/​/​ifr.org/​(参照日2017年5月22日).
[ 2 ]
日本ロボット工業会 http:/​/​www.jara.jp/​(参照日2017年5月22日).
[ 3 ]
Amazon Robotics Challenge https:/​/​www.amazonrobotics.com/​#/​roboticschallenge.
[ 4 ]
Airbus Shopfloor Challenge http:/​/​www.airbusgroup.com/​int/​en/​people-careers/​Working-for-Airbus-Group/​Airbus-Shopfloor-Challenge-2016.html(参照日2017年5月22日).
[ 5 ]
Future Convenience Store Contest http:/​/​www.f-csc.org/​(参照日2017年5月22日).
[ 6 ]
World Robot Summit http:/​/​worldrobotsummit.org/​programs/​challenge/​?id=industrial(参照日2017年5月22日).
[ 7 ]
Robotic Grasping and Manipulation Competition http:/​/​www.rhgm.org/​activities/​competition_iros2017/​(参照日2017年5月22日).
[ 8 ]
「ロボット産業を日本から取り戻せ」…米業界重鎮がトランプ政権に進言 2017年1月28日 https:/​/​roboteer-tokyo.com/​archives/​7651 オリジナルソースは https:/​/​www.roboticsbusinessreview.com/​manufacturing/​future-automation-trump-administration-jobs-innovation-entrepreneurship/​ 2017年1月18日(参照日2017年5月22日).

18・4・2の文献

[ 1 ]
http:/​/​www.kantei.go.jp/​jp/​singi/​it2/​senmon_bunka/​detakatsuyokiban/​dorokotsu_dai2/​siryou1.pdf.
[ 2 ]
http:/​/​www.kantei.go.jp/​jp/​singi/​it2/​senmon_bunka/​detakatsuyokiban/​dorokotsu_dai4/​siryou2-1-1.pdf.
[ 3 ]
http:/​/​pc.watch.impress.co.jp/​docs/​news/​1035065.html.
[ 4 ]
http:/​/​www.f-csc.org/​.
[ 5 ]
http:/​/​www.openrtm.org/​openrtm/​ja/​.
[ 6 ]
http:/​/​robotservices.org/​.
[ 7 ]
http:/​/​worldrobotsummit.org/​.
[ 8 ]
http:/​/​www.mext.go.jp/​a_menu/​universal/​.
[ 9 ]
松日楽信人, コミュニティから広がる継続可能なロボット開発, 日本機械学会誌, Vol.119, No.1174, pp.488, 2016.
[10]
山口 亨, 久保田 直行, 下川原 英理, ソーシャルロボットに向けたコミュニティセントリックアプローチ, 日本ロボット学会誌, Vol. 34, No. 5, pp.292–298, 2016.

18・4・3の文献

[ 1 ]
https:/​/​www.intuitivesurgical.com/​.
[ 2 ]
http:/​/​www.riverfieldinc.com/​.
[ 3 ]
Lomanto D, Wijerathne S, Ho LK, Phee LS., Flexible endoscopic robot., Minim Invasive Ther Allied Technol., 24(1):37–44., 2015, DOI: 10.3109/​13645706.2014.996163.
[ 4 ]
P.E. Dupont, J. Lock, B. Itkowitz and E. Butler, “Design and Control of Concentric-Tube Robots,” in IEEE Transactions on Robotics, vol. 26, no. 2, pp. 209–225, April 2010, DOI: 10.1109/​TRO.2009.2035740.
[ 5 ]
http:/​/​www.globaldenso.com/​design/​works/​works_020.html.
[ 6 ]
http:/​/​www.jst.go.jp/​impact/​program/​15.html.
[ 7 ]
岡本淳, 他, “治療室のCyber Physical System化を目指すSCOT(Smart Cyber Operating Theater)プロジェクト”, 新医療, 43(4):89–93(2016/04).

18・4・4の文献

[ 1 ]
国土交通省総合政策局, “建設ロボット技術の開発・活用に向けて~災害・老朽化に立ち向かい,建設現場を変える力~”, http:/​/​www.mlit.go.jp/​common/​000995047.pdf.
[ 2 ]
国土交通省, “新技術情報提供システム Netis”, http:/​/​www.netis.mlit.go.jp/​NetisRev/​Explanation/​MainExplanation.asp.
[ 3 ]
社会インフラ用ロボット情報一元化システム, http:/​/​www.infra-robotech.info/​.

18・4・5の文献

[ 1 ]
ロボット新戦略(2015), 日本経済再生本部.
[ 2 ]
Noguchi, N. Agricultural vehicle robot, Agricultural Automation - Fundamentals and practices(2013), pp.15–39.
[ 3 ]
ロボット農機に関する安全性確保ガイドライン(案), 農林水産省http:/​/​www.maff.go.jp/​j/​press/​seisan/​sien/​160318.html(参照日2017年4月14日).
[ 4 ]
ICTを活用した営農システム - 次世代農業を引き寄せる(監修:野口 伸),ニューカントリー2015秋季増刊号(2015).

18・6の文献

[ 1 ]
日本再興戦略2016 -第4次産業革命に向けて-(平成28年6月2日閣議決定), 日本経済再生本部, http:/​/​www.kantei.go.jp/​jp/​singi/​keizaisaisei/​pdf/​2016_zentaihombun.pdf (参照日 2017年4月24日).
[ 2 ]
平成28年度事業計画書, ロボット革命イニシアティブ協議会, https:/​/​www.jmfrri.gr.jp/​content/​files/​20160615_plan_jng.pdf (参照日 2017年4月24日).

18・7の文献

[ 1 ]
みんなの介護学, https:/​/​www.minnanokaigo.com/​news/​N04458907/​.
[ 2 ]
5分でわかる介護ロボット市場のポイント, http:/​/​www.kaigo-robot.jp/​five_minute_tips/​.
[ 3 ]
次世代人工知能・ロボット中核技術開発(紹介ハンドブック), NEDO, P.17–25.
[ 4 ]
真片山美穂, 建築生産における自動化・ロボット化技術の変遷と現状,計測と技術, Vol.55(2016), No.6, P.501–506.
[ 5 ]
野波健蔵,回転翼系ロボティクス”,日本ロボット学会誌 Vol.34(2016), No.2, P.74–80.

 

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