NUS、多用途ソフトタッチハイブリッドロボットを開発

人間の手の自然な器用さに着想を得て、シンガポール国立大学（NUS）のエンジニアチームが、小さく柔らかく繊細なものから、大きく重くかさばるものまで多様な物体を把持できる再構成可能なハイブリッドロボットシステムを開発しました。この技術は、食品組立、垂直農業、日用消費財包装など、今後ますます自動化が進む多くの産業に影響を与えると期待されています。

人間の手のような把持を実現

バイオメディカル工学科およびNUS先端ロボティクスセンターのレイ・イェオ准教授率いるチームが開発したハイブリッドロボットグリッパーは、柔軟な3Dプリント指と再構成可能なグリッパーベースを使用しています。

「物体の形状、質感、重さ、大きさによって把持方法が変わります。これが多くの産業で、繊細な品物の包装やハンドリングに人手が依然大きく頼られている主な理由です」とイェオ准教授。「私たちのハイブリッドロボットグリッパー技術は、ロボットが人間の手のように、多様な形状、サイズ、硬さの繊細な物体と安全に相互作用できる高度な機能を提供することで、従来のピックアンドプレース作業に革命をもたらします。」

コンピュータビジョンとディープラーニングで自動判断

把持は人間にとって最も一般的で自然な作業ですが、ロボットにとっては直感的ではありません。人間のような把持能力を実現するには、コンピュータビジョンとディープラーニングで対象物の種類と向きを検出し、グリッパーが自動的に最適なピックアンドプレース方法を決定できる必要があります。これにより、人的介入の必要性を最小限に抑えられます。

3種類のハイブリッドグリッパーシステム

チームは、人間の手と同等の器用さを持つロボットグリッパーの開発を目指し、オンデマンドで再構成可能な3〜4本の柔らかい指からなるハイブリッドロボットグリッパーを開発しました。指は空気駆動で、調整可能な剛性を実現する新しいロック機構を備えています。用途に応じた3種類のハイブリッドロボットグリッパーシステム（まるで3種類の異なる手）を開発しました。

グルメグリップ（GourmetGrip）

一口サイズの繊細なスナックや、豆腐のように損傷しやすい食品など、最も繊細な作業に適しています。このソフトハンドモードは再構成可能で、多様な把持ポーズや空間制約に対応できます。産業用ロボットアームに搭載すれば、人間と同等の速度で食品のピックアンドプレースが可能で、一定のペースで24時間稼働できます。

市販グリッパーとのベンチマーク比較では、グルメグリップシステムは把持効率で約23%の改善を達成し、より速く正確に物品を保持できます。現在までにプリン、カットケーキ、野菜、果物など50種類以上の食品を効果的にピックアップ可能です。

ユニソグリップ（UnisoGrip）

チームのより汎用性の高いソリューションである「ユニバーサルソフトグリッパー」。組立ラインの最終段階で箱詰め・出荷される包装品のハンドリング向けに設計されています。

把持範囲を大幅に拡張でき、繊細な把持用の回転可能なソフトグリッパー指と、トートバッグの隅など不安定な位置にある物体を操作できるバキューム吸着カップを備えています。

グルメグリップの把持範囲が人間の手と同程度であるのに対し、ユニソグリップは大幅に大きく、幅30cm、重さ3kgまでの物品を扱えるため、より多様な消費財に対応可能です。市販グリッパー比20%高い把持効率を実現し、ボトル飲料、コーヒー粉パック、詰め替え洗剤パックなど30種類以上の消費財のピックアップ実績があります。

完全カスタマイズ可能なグリッパー

グルメグリップ/ユニソグリッププラットフォームをベースに、特定の顧客ニーズと空間制約に合わせて完全カスタマイズ可能なタイプ。多様な形状、サイズ、包装材料の物体を扱う幅広い把持オプションを提供します。

商用展開と今後の展望

NUSチームのスタートアップ企業RO+が、ロボットグリッパーシステムの商用導入オプションを提供しています。ロボットアームとセットでバンドル提供するか、既存の商用ロボットアームに簡単に取り付けられるためグリッパー単体での購入も可能です。RO+はグリッパー、ロボットアーム、コンピュータビジョンモジュール、コンベアシステムを含む「4-in-1ソリューション」の提供も計画中。また、オンラインライブラリを通じてシステムを訓練し、新しい物品の把持を継続的に学習・最適化する機械学習によるグリッパーの知能化も進めています。