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「つくばチャレンジ開催記念シンポジウム」レポート |
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2008年1月12日、バンダイナムコゲームス未来研究所において、「つくばチャレンジ」の技術報告会「つくばチャレンジ開催記念シンポジウム」が開催された。つくばチャレンジは、昨年11月に開催された自律型ロボットによる屋外競技である。今回が初の開催であったが、33台のエントリー中3台のロボットが完走するという、当初の予想以上の結果を得た。 つくばチャレンジは、技術的なアイデアや経験を広く公開し、社会の共有財産にすることをテーマとしており、このシンポジウムもその趣旨にそったものである。なお、本シンポジウムに先立って、2007年12月22日、第8回計測自動制御学会SI部門講演会SI2007において、「つくばチャレンジ」をテーマにしたオーガナイズドセッションが開催された。 本シンポジウムは、第一部と第二部の二部構成となっており、第一部では、つくばチャレンジ委員会委員長の油田信一氏(筑波大学)による基調講演や100m走行のトライアルをクリアした10チームの技術発表(1チームは都合により欠席)、橋本秀紀氏(東京大学)と水川真氏(芝浦工業大学)のショートスピーチが、第二部では油田氏による来年度(2008年)の課題についての発表と、参加者によるフリーディスカッションが行なわれた。 ● つくばチャレンジ2007の総括
移動ロボットの実現には、人間が生活している実世界(リアルワールド)における実験が必要になる。つくばチャレンジは、人々が生活している空間の中で、ロボットが確実に自律的に動き回って働くための技術の追求を目的として誕生したものであり、昨年行なわれた2007年度の課題は、「つくば市内の約1kmの遊歩道を自律的に目的地まで走行すること」と決められた。目的地まで自律で移動するというナビゲーションは、移動ロボットの基本能力であり、まずはナビゲーション能力を高めようというのがテーマだ。 つくばチャレンジ2007は、2007年11月16日～17日に開催され、エントリー総数33チーム(棄権6チーム)、100mのトライアル走行達成が11チーム、本走行の1km自律走を達成したのは3チームという結果になった。油田氏は、参加チームの数、達成チームの数ともに当初の予想以上であったとした。また、見物人が多く、その行動も印象に残ったとのことだ。
● トライアル走行を達成した10チームによる技術発表 続いて、トライアル走行を達成した10チームによる技術発表が行なわれた。シンポジウム参加者には、エントリーした全33チームのレポート集が配られており、各チームのロボットのシステムやナビゲーションアルゴリズムなどの概略が公開されていたが、技術発表ではさらに詳しい内容が解説されていた。その中から、特に印象に残った発表内容を紹介したい。芝浦工業大学ヒューマンロボットインタラクション研究室が開発した「PAR-NE07」は、機能の追加・変更を簡単化し、モジュールの再利用性を向上するために分散制御系を採用している。 体内ネットワークには自動車などで使われているCANを採用し、高い信頼性を実現した。また、移動機構モジュールには、Pride社製の電動車椅子を利用。センサーとしては、自己位置同定用のGPSレシーバと前方認識用のレーザーレンジファインダーを2基搭載。機材前方に障害物が存在しない場合は、GPSによるナビゲーションを行ない、障害物が存在する場合は、その障害物を回避するという行動をとるようにプログラミングされている。 GPSによるナビゲーションは、あらかじめ通過すべき目標点をマップとして持っておき、その目標点に向かって経路を修正し、順次目標点を切り換えていくというアルゴリズムを採用している。障害物回避は、レーザーレンジファインダーによって移動可能な方向を検出し、目標点への移動距離が最短となる経路を移動する。 本走行はスタートから250m地点でリタイヤという結果となったが、その理由は、橋の手前のアスファルトの隆起に車体が乗り上げてしまい、レーザーレンジファインダーがノイズを複数出力。そのノイズをフィルタで除去しきれなかったことにあるという。今後は、機体の左右に搭載したカメラで路面画像を取得してその並進運動を計測することで、オドメトリ情報を得るDFITシステムの実装とRTミドルウェアの適用を行ないたいとのことだ。
日本SGIチームは、同社が販売しているSegway RMP200のプロモーションにもなるということで、つくばチャレンジへの参加を決定した。1km走行と、絶対に事故を起こさないこと、そして他のチームより早く走ることが目標である。 残念ながら、本走行でのゴールはできなかったが、11月に行なわれた練習会では2回、1km完走を達成しており、ロボットの完成度と信頼性は高いといえる。つくばまでそう何度もこれないため、つくばチャレンジ専用シミュレーターを制作し、アルゴリズムの検証を行なったという。 さらに、シミュレータ用のコースデータ取得のために、レーザーレンジセンサを4つ搭載した、専用3Dスキャナー(動力は人力)も製作するなど、ユニークなアプローチで開発が進められた。台車にはSegway RMP200を採用し、レーザレンジセンサーとエンコーダ情報を元に走行するというアルゴリズムを採用した。
北陽電機・産総研ジョイントチームは、台車にSUZUKIの電動セニアカーを採用。3つのレーザーレンジファインダーを搭載し、路面検出、障害物検出、環境認識のそれぞれの役割を持たせている。 ナビゲーションの方法としては、まず、リモコン操作によって周囲のデータを収集し、地図を作成。次に、その地図上に手動で目標通過位置を決めて、ファイルに書き込む。自律走行フェーズでは、オドメトリによる自己位置をもとに走行を行まい、0.1秒おきにレーザーレンジファインダーのデータから、障害物を検出。前方に障害物を検出した場合は、距離に応じて回避、徐行、停止を行う。また、1秒ごとにスキャンマッチングを行ない、オドメトリで推定された自己位置を修正するというアルゴリズムを採用している。 本走行においては、90m地点で縁石に乗り上げてリタイヤしてしまったが、その理由は、ロボットに与えていた地図データの一部が破損していたためだという。90m地点から数十m分だけ地図データが空白になってしまっており、その結果、スキャンマッチングによる自己位置修正ができなくなっていた。また、本走行では観客が非常に多く、「壁」と「壁に沿って並んだ観客」の区別ができなくなるなど、ロボットにとっては非常に厳しい状況だったという。
● 自動車の発展になぞらえて移動ロボットの今後を予測 技術発表に続いて、橋本氏と水川氏によるショートスピーチが行なわれた。橋本氏は、まず、折口透氏「自動車の世紀」(岩波新書)から自動車の発展についての引用を行なった。(ガソリン)自動車は今から約120年前にドイツで発明されたが、なぜ、当時最も進んでいたイギリスでなく、ドイツで発明されたのだろうか。当時の主流であった蒸気機関を使うには、巨大な資本と水施設(都市のインフラ)が必要になるのだが、そのどちらもイギリスより遅れた工業国であったドイツでは望めないものであった。そこで、新しいコンセプトのガスエンジンを開発することになり、それがガソリン自動車の誕生に繋がったのだという。 しかし、当時権威のあった雑誌の評価は、「ガソリンエンジンは、蒸気エンジンと同様に、将来性が薄い」という辛辣なものであった。そこで、1888年、ベンツ夫人のベルタ・ベンツは、行程100kmにわたる自動車ドライブを行ない、自動車の実用性をアピールした。 当時、ドイツでは自動車で公道を走ることは禁止されており、その他の場所でも午後2時から4時までしか認められていなかった。この公道上の走行禁止は1893年に解除されるが、最高速度は厳しく制限されていた。そこで、規制の強いドイツからより自由なフランスへと自動車産業の中心地が移ることになる。 1894年には、「パリ－ルーアン」間で大規模な自動車レースが開催され、翌1895年には、パリとボルドーを結ぶ総行程1,178kmという都市間レースが開催された。このとき、走行した22台の中で、ガソリンエンジンを採用していた自動車は15台、6台は蒸気、1台は電気で動いていた。自動車レースは、その後、急速に平均時速を向上させていき、本格的な普及が始まったのだ。 なお、フランスは1905年まで世界一の自動車生産国であったが、それ以降は米国にその座を奪われている。イギリスやドイツは保守色が強く、交通法規の壁が厚かったため、自動車の普及を遅らせることとなったのだ。
以上の自動車の発展になぞらえる形で、移動ロボットと発展を考えてみようというのが、橋本氏のスピーチのテーマだ。以後のスライドは、実用的な移動ロボットが誕生するには、201X年と予想される(つまりもうすぐ)。その誕生から120年ほどたった現在(西暦213X年頃)に執筆された書籍からの引用であり、一応、フィクションという形になっている。 最初の移動ロボットは日本で発明されたのだが、当時最も進んでおり、研究費も膨大であった米国ではなく、なぜ日本で発明されたのだろうか。移動ロボットの実現には、外界を認識するための知的センサが必要だが、現在のセンサでは、高度なプログラミングが必要になり、それには莫大な研究費や人件費が必要となる。 また、車道と歩道の分離も必要だが、それらの条件を満たすことは、狭い島国の日本では無理であった。そこで、日本の技術者が、従来とは違った新しいコンセプトに基づく、小型軽量の知的センサ(仮にYUTAセンサと呼ぶ)を開発し、移動ロボットを実現することになったのだ。 しかし、当時の日本ロボット学会誌の評価は、「画像センサと同様に、YUTAセンサの将来性は薄い」というものであった。当時、日本では移動ロボットで公道を走ることは禁止されており、その他の場所でも、午後2時から4時までしか認められていなかった。この走行禁止は、その後解除されたが、最高速度は厳しく制限されていた。そのため、規制の強い日本から、より自由な中国へと移動ロボット産業の中心地が移ることになった。 最初の大規模な移動ロボットレースは、201X+9年(つまり移動ロボットが発明されてから9年後)に、「北京－天津」間で行なわれた。さらに翌年には北京と西安を結ぶ都市間レースが開催。その後も、より長距離のレースが行なわれていき、平均時速もどんどん向上していった。ちなみに、中国は201X+20年まで世界一のロボット生産国であったが、以後はインドにその座を奪われている。保守色の強い米国や日本は、さまざまな方の壁がロボットの普及を遅らせることになったのだ。 以上のスライドの内容は、もちろんフィクションなのだが、決して荒唐無稽な話ではない。201X年のXはいつになるのか? そして、誰がYUTAになるのか?というスライドを示して、橋本氏のスピーチは終わった。
● 実世界の共通課題を解決する移動ロボット 続いてスピーチを行なった水川氏は、直面する実世界の共通課題として「テロ/災害」「高齢化」「エネルギー」を挙げ、移動ロボットはこうした課題を解決する有力なソリューションになりうるとした。そのためには、「オープン化」「ネットワークを利用した情報の流通」「機器・デバイス相互利用の仕組み」が必要であると指摘した。つくばチャレンジの目的は、アマチュアとプロが混在して交流する「知恵のアキバ」、学生の実体験による実践的理解といった「年代を超えた継続」「モジュールベンチマーク」の3つであり、移動ロボットの開発において、重要な役割を果たしていくことになるという。
● 2008年度の課題では右左折やUターン、追い抜きも加わる ショートスピーチ終了後、会場を社員食堂に移して、シンポジウムの第二部が行なわれた。第二部では、油田氏が、来年度(2008年度)のつくばチャレンジの開催概要を明らかにした。つくばチャレンジ2008の概要は、このシンポジウムで初めて一般に公開されたものだ。まず、開催日は11月21日(金)と11月22日(土)の2日間で、場所はつくば市の中央公園周辺の遊歩道である。距離は1kmで、つくばチャレンジ2007と同じだが、ほぼ直線のコースであったつくばチャレンジ2007とは異なり、右左折のカーブやマラソンのような折り返し地点でのUターンが含まれることが特徴だ。 また、コースの幅が広くなり、コース取りの自由度が格段に大きくなる。さらに、コースの脇には図書館などがあるため、自転車が多数駐輪しているところもある。折り返しがあるということは、ロボット同士が出会ってすれ違ったり、遅いロボットを速いロボットが追い抜くこともあり得る。こうした他のロボットへの対処も必要になる。 より中心街に近い場所で行なわれるため、通行人や見物客の数もつくばチャレンジ2007より増えることが予想され、通行人へのさらなる対処も要求される。そこで、ロボットに対する条件を、今回よりも少し厳しくすることも検討中だという。 具体的には、安全性や操作のしやすさを考慮して、ロボットの大きさをより小さく制限するといったことが考えられる。このあたりについては、まだ確定したわけではなく、今後委員会などでの議論を通じて決定することになるだろう。距離は同じ1kmでも、つくばチャレンジ2008は課題の難易度が格段に上がっている。課題を達成するロボットの登場に期待したい。 また、第二部の会場には、つくばチャレンジ2007に出場したロボットが展示されており、盛んなフリーディスカッションも行なわれていた。ナムコが27年以上前に製作したマイクロマウス「マッピー」やマイクロキャット「ニャームコ」も展示されており、懐かしがる人が多かった。
■URL つくばチャレンジ http://www.robomedia.org/challenge/index.html ニューテクノロジー振興財団 http://www.robomedia.org/main.html ■ 関連記事 ・ 「つくばチャレンジ」オーガナイズセッションレポート ～実環境へのチャレンジから見えてきたもの（2008/01/17） ・ 「つくばチャレンジ2007」レポート ～初開催で、33台のエントリー中3台が完走（2007/12/11）
（ 石井英男 ）
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