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静かでスムーズに動く…人に寄り添うロボットとは?NSKのエンジニアにインタビュー

お掃除ロボットや警備ロボット、案内ロボットなど私たちの生活の中でロボットを見かけることが多くなりました。しかし、ロボットを社会に普及させるにはまだまだ課題があります。例えば病院や図書館など静かさを求められる現場では、ロボットから発せられる音が課題になっています。

その課題を解決するべく、ベアリングで知られる日本精工(NSK)の開発者がプロジェクトを立ち上げました。

その名も「ダイレクトドライブ車輪ユニット」プロジェクト。

今回はそのプロジェクトの内容について理系女子学生がお話を伺ってきました。


目次[非表示]

  1. 1.ロボットの普及を後押しする、要素技術開発のプロジェクト
    1. 1.1.学生: 本日は、ロボットの足回りに使われる「ダイレクトドライブ車輪ユニット」のプロジェクトについてお聞きします。まず、プロジェクトの概要を教えて下さい。
    2. 1.2.学生: 「ダイレクトドライブ車輪ユニット」は、今後どのような機械に導入される予定ですか?
  2. 2.開発の鍵となる「メガトルクモータ™」とは
    1. 2.1.学生: 「ダイレクトドライブ車輪ユニット」は、メガトルクモータ™を車輪に用いる事で走行音を低減したとおっしゃいましたが、そもそもなぜこれを応用しようと考えたのですか。
    2. 2.2.学生: ダイレクトドライブ車輪ユニットを作る上で難しかった事や重視した事はどんな事ですか。
  3. 3.大きな目的に向かってアイデアを形に
    1. 3.1.学生: アイデア出しから設計業務まで、実際に手を動かす実験とパソコンで行うシミュレーション、どちらが多いのでしょうか。
    2. 3.2.学生: 設計や開発で行き詰まった時にどのようにモチベーションを保っていますか。
    3. 3.3.学生: なるほど。私は実験が上手くいかないとモチベーションが下がるので、開発者に向いてないと悲観していたのですが、大きな目標をもつ大切さを教えてもらえました。ありがとうございます。
  4. 4.ロボットが人を助ける社会を実現する日
    1. 4.1.学生: 私はロボットや制御工学などを中心に勉強しているのですが、NSKのロボットに関する今後の展望を教えてください。
    2. 4.2.学生: 私もデリバリーサービスを使ったことがあり、中身が少し漏れてしまったことを思い出しました。人間の力では限界があるので、デリバリーのクオリティと人件費の削減を両立するロボットサービスがあればベストですよね。
    3. 4.3.学生: お話のようにロボットが使われている場所は限定的です。実証実験も上手くいかないとおっしゃいましたが、人とロボットが密接した社会は、いつ頃実現できると思いますか。
  5. 5.ロボットを経て、インフラサービスを支える会社へ
    1. 5.1.学生: 今回のプロジェクトを経て、新たな技術・サービスへのビジョンは生まれていますか。
    2. 5.2.学生: 昨今SDGsというキーワードが潮流になっていますが、NSKさんは今回のプロジェクトやその他の製品開発を通じて、どのような持続可能な世界を作りたいと考えていますか。
  6. 6.知識、経験、好奇心、発想を生かしたエンジニアになってほしい
    1. 6.1.学生: 私もエンジニアを目指しているのですが、学生時代に学んだ事は今の仕事に役立っていますか。
    2. 6.2.学生: ご自身のキャリアを振り返って、どんな人がエンジニアに向いていると思いますか。



ロボットの普及を後押しする、要素技術開発のプロジェクト


学生: 本日は、ロボットの足回りに使われる「ダイレクトドライブ車輪ユニット」のプロジェクトについてお聞きします。まず、プロジェクトの概要を教えて下さい。

ダイレクトドライブ車輪ユニットが組み込まれたロボット

「ダイレクトドライブ車輪ユニット」の開発プロジェクトとは、サービスロボットを静かに自由自在に動かそうというものです。そのために、NSKの高性能ダイレクトドライブモータである「メガトルクモータ™」をタイヤのように駆動輪に使おうというものです。これが新しいサービスロボットを作る一つの要素技術になると考えています。

NSKでは以前からガイダンスロボットと言われる案内ロボットを開発していましたが、実際に動かしてみるとモータ音が気になりました。人のそばで動くロボットは、騒音が普及の妨げになるため、ダイレクトドライブモータの技術を使って静かな駆動輪を持ったロボットを作ろうと考えたのが、プロジェクトのきっかけです。

プロジェクトは2016年に始まり、2019年12月に国際ロボット展に出品できるような形にまで仕上がりました。今は社会のニーズや協業メーカーと連携しながら、世の中に出すタイミングを探っているところです。


学生: 「ダイレクトドライブ車輪ユニット」は、今後どのような機械に導入される予定ですか?


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 開発中の製品なので、まだ実際に市場には導入されていません。静かに動くという特性を活かして、図書館の中で本を運んだり、美術館や博物館で人の案内や展示品の説明をしたり、夜の病院で見回りをしたり、静けさを必要とする空間で活躍するサービスロボットに導入されることを願っています。

現在、さまざまな場所でサービスロボットの実証実験が始まっていますが、実際に本格導入には至っていないんです。それはやはり、音の問題が大きいと思います。1台だけならそれほど大きな音にはならなくても、複数使うと音が気になり人々にストレスを与えてしまうのです。だからこそ我々のダイレクトドライブ車輪ユニットを使ったロボットが、今まで導入出来なかった領域にロボットを導入する契機になると信じています。


開発の鍵となる「メガトルクモータ™」とは


学生: 「ダイレクトドライブ車輪ユニット」は、メガトルクモータ™を車輪に用いる事で走行音を低減したとおっしゃいましたが、そもそもなぜこれを応用しようと考えたのですか。

 メガトルクモータ™は外側が回るモータなので、インホイルモータとしてそのままタイヤとして使えるという構造的な利点がありました。この構造を応用して車輪ユニットに展開しようと考えました。一般的なACサーボモータは、モータの真ん中が回るので車輪には使いづらいのです。


学生: ダイレクトドライブ車輪ユニットを作る上で難しかった事や重視した事はどんな事ですか。

 メガトルクモータ™は元々半導体製造装置などに用いる、非常に精密な位置決めができるモータとして開発したので、それを車輪にそのまま使うと多少オーバースペックでした。また車輪として使うと上から掛かる荷重というのが大きく、耐えられないのが問題でした。そこでまず、新しい位置検出器やドライブ回路を設計し直して、オーバースペックを解消し、さらに機構的な構造を見直して荷重100kgに耐えうるものにしました。

 この車輪ユニットを色々なロボットの足回りとして使ってほしいので、使いやすさを重視しました。全体的に小型化する事で色々な物に取り付けやすくしたり、EtherCATという通信規格に対応させる事でロボットの他の構成要素との連携のしやすさを高めたり、使いやすくなるように工夫しましたね。


大きな目的に向かってアイデアを形に


学生: アイデア出しから設計業務まで、実際に手を動かす実験とパソコンで行うシミュレーション、どちらが多いのでしょうか。

 まず良いアイデアというよりは良いニーズ、潜在的な大きなニーズを見つける事が大切だと思います。どんどん外に出てユーザーの声を聞いて観察するとか、技術の展示会に行って新しい技術をウォッチするとか、社内のSNSで新しい技術やニュースを共有し合ったりして、ニーズやシーズに触れることを大切にしています。

次に設計段階では、シミュレーションもしますが、圧倒的に手を動かす実験の方が多いです。開発スピードをなるべく上げるために、ソフトウェアの設計と実装、実機での動作確認のループを、なるべく早く多く回していきます。

実験で何か問題が起きた時には、まずはそれがどんな問題なのかを定義し、次に原因を究明した上でその対策をして、対策の効果を確認する、この4ステップを繰り返します。勉強不足だと、原因を考える所でつまづく事が多いのですが、自分なりの仮説を立てて、ドツボにはまる前に周りの人に頼ると比較的うまくいきます。自分で考えることは成長に繋がりますが、会社はチームプレーで成果を出す場所なので、どんどん周りを頼ることも大切です。一人で悩んでいる間に時間は過ぎて行ってしまいますので、周りと協力しながら乗り越えていくことも、大切だと思っています。


学生: 設計や開発で行き詰まった時にどのようにモチベーションを保っていますか。

 目の前の問題を乗り越えるという近視眼的な所だけを目指しているとモチベーションが落ちやすいので、プロジェクトの最終ゴールや、この製品で5年後どんな世界にしたいのかなどの大きな目標を意識するとやる気が出ますね。大きな目標・ビジョンを開発チームで共有する事が、みんなのモチベーションを保つ上で大切です。たとえば展示会に出すロボットのデザインをみんなで考えたり、プロモーション動画の案をチームメンバーで出し合ったりして、ユーザーに何を伝えたいのか具体的に考えました。するとメンバーのビジョンが統一されて、走り抜くモチベーションになりましたね。


学生: なるほど。私は実験が上手くいかないとモチベーションが下がるので、開発者に向いてないと悲観していたのですが、大きな目標をもつ大切さを教えてもらえました。ありがとうございます。


ロボットが人を助ける社会を実現する日


学生: 私はロボットや制御工学などを中心に勉強しているのですが、NSKのロボットに関する今後の展望を教えてください。

 ロボットは、まず医療・介護分野で活躍すると思います。高齢者の人口が増えて医療の必要性は高まります。遠隔ロボットを使って地方でも都市部と変わらない医療サービスが受けられるようになったり、衰えた肉体をロボットがサポートしたりして、健康なくらしを支えていくでしょう。もう一つはデリバリーロボットです。コロナ禍で急激にeコマースが発達し、配達の人手が足りていないのは皆さんも感じていると思います。

また、遠隔でのサービスも視野に入ってきます。自分があたかも遠くに移動したかのようなアバターロボットというのがあるんですよ。本当は某有名アニメのアイテムのように、行きたい所へ行けるドアが出来ればいいんでしょうけど、難しいので(笑)。さらにハプティクスという力の感覚を伝える制御技術で、遠くのものを掴んだ感覚が分かります。こうしたハンドリングの技術も加われば、ロボットでさまざまな遠隔サービスができるはずです。医療・介護、物流の他に、遠く離れた所にいる人達に対して、ロボティクス技術を使って何ができるかも追求したいです。


学生: 私もデリバリーサービスを使ったことがあり、中身が少し漏れてしまったことを思い出しました。人間の力では限界があるので、デリバリーのクオリティと人件費の削減を両立するロボットサービスがあればベストですよね。

 私は過去に、揺れる車両の振動を抑える鉄道用のアクチュエータを開発していました。揺れを抑える機能がデリバリーロボットでも必要になると思い、市場調査のため、サービスロボットを導入した中華料理店[KF1] に行ってみたんです。すると、運んでいるのは飲茶や担々麺だけ。「ビールは溢れるから人が運びます」とお店が説明していました。いかに振動しないで物を運ぶかというニーズは、間違いなくあると思いますので、NSKの技術を使って解決したいですね。


学生: お話のようにロボットが使われている場所は限定的です。実証実験も上手くいかないとおっしゃいましたが、人とロボットが密接した社会は、いつ頃実現できると思いますか。

 なかなか難しい質問ですね。NSKオリジナルの目標設定で、ビジョン2026というものを掲げています。2026年には、新しいロボットが動いていたら良いなという希望を持って、社内の大きなマイルストーンにしています。


ロボットを経て、インフラサービスを支える会社へ

学生: 今回のプロジェクトを経て、新たな技術・サービスへのビジョンは生まれていますか。

 ロボティクスの開発を通じて、今までなかったメカトロ技術を育てており、先ほど話したように、ロボット用のアクチュエータという事業を作れないか考えています。センシングしてから判断して、モノを動かす事ができるシステム製品を構想しています。

形ある製品だけではなくて、サービス自体も事業にしたいですね。お客さまの課題に対してモノで解決するのではなくて、ソリューションサービスを提供したいんです。たとえば軸受があとどのぐらいで壊れるのかという予兆診断や、その手配を情報として提供すれば、お客さまの生産ラインも止まらないで生産活動が続けられます。そういったサービスの提供で新しい価値を創造することを夢見ています。


学生: 昨今SDGsというキーワードが潮流になっていますが、NSKさんは今回のプロジェクトやその他の製品開発を通じて、どのような持続可能な世界を作りたいと考えていますか。

 SDGsは17個の課題から成り立っていますが、NSKの中でもいくつか重要課題を設定しています。

NSKは、非常に幅広いインフラを下支えしている会社なので、インフラの更新や進化にともなって、さまざまな活動が円滑にできる社会や、環境に優しい社会、あるいは人々との繋がりがより強まる社会を作りたいと思っています。NSKの製品を通じて社会インフラを支えて、持続可能な社会づくりに貢献していきたいです。


知識、経験、好奇心、発想を生かしたエンジニアになってほしい

学生: 私もエンジニアを目指しているのですが、学生時代に学んだ事は今の仕事に役立っていますか。

本郷さん: 大学で学んだことの3割ぐらいは役に立ってるかなぁというのが私の体感です。大学の専門は、音声合成や音声認識の技術でした。デジタル信号処理や音響工学、機械学習、統計学などの知識は活かせていると思いますし、音響も回路や制御と同様に、伝達関数とか周波数特性で議論する世界なんです。そういう意味で使い回せる知識は多くあります。大学の時に一つの分野をきっちり理解出来ていれば、他の分野でも活きてくることはあると思います。でも残り7割は勉強ですね。電気回路については会社に入ってからみっちり勉強し直しました。

 設計開発は問題を解決してまた問題が出てくるというくり返しですが、大学の研究でも意図しない現象が起きたりする事があると思います。そういう時に因果関係について数式などを使って理論的に説明する力を鍛えてほしいと思います。数式にアレルギーがなく、筋道を立てて考えられる人が優秀なエンジニアだと思います。これは分野を問わず必ず生きる能力だと思います。


学生: ご自身のキャリアを振り返って、どんな人がエンジニアに向いていると思いますか。



尾崎さん: 私は1987年入社で30年以上勤めています。最初はメガトルクモータ™の開発で、まずは先輩が書いた図面の修正や回路の勉強をしました。

その後3年ぐらいシステムエンジニアとして、お客さまの所に行って一緒に製品を立ち上げる仕事をやりました。お客さまがどういう使い方をしているのか、どんな機能があったら喜んでくれるのかを学んで、それが後々の開発で活きたと思っています。開発者の一歩通行の仕様だけではお客さまに喜んでもらえません。顧客ニーズを肌で理解できたことが非常に良かったと感じています。

その後は鉄道用のアクチュエータの回路設計をしました。そこから少しマネージメントもするようになり、メカと回路とシステムでどういう風に製品を完成させていくか、納期や予算や人員をどうするのかまで、考えるようになりました。現在は、マーケティング的なアプローチも必要になりました。展示会でお客さまに話を聞いたり、他社と技術交流会を設定したり、試行錯誤しながら市場の声や各社の技術を製品に反映しようとしています。

経験から考えると、エンジニアとして必要な適性は、お客さま視点でものを考えたり、世の中のトレンドや先端技術に興味関心を持ったりすることだと思います。



本郷さん: 私は、子供で言うとブロック遊びが好きな人が開発に向いていると思います。ニーズや社会課題を見つけて、ある技術を組み合わせれば、その課題を解決できるという答えを導ける人。普段から色んな技術に触れる好奇心と、手持ちのピースを繋ぎ合わせられる発想力がある人が開発に向いていると思います。

 NSKには、トライボロジーという潤滑で摩擦を抑える技術、解析の技術、電気、材料の4つのコアテクノロジーと、それを形にする生産技術があります。だからどんな分野の人でも活躍できるフィールドがあるはずです。最近では、情報系出身の人もいますよ。分野を問わず力を生かせると信じて、学生時代の研究にも打ち込んでほしいですね。

本日は貴重なお話をありがとうございました!



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