Spider2020（WRS2020に参加）

産学連携ロボット研究開発⽀援事業

第8回会津⼤学ロボットシンポジウム研究発表

⽬ 次

会社概要及び事業内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3P

2022年度研究開発概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

4P

1. 傾斜地昇降時クローラ制御ソフトウェアの開発について・・・・ 6P
2. 不整地⾛⾏時ロボットアーム姿勢の検証・・・・・・・・・・・・・・ 9P
3. RDR(ロボット・データ・リポジトリー)連携の検討・・・・・・・・・・11P
事業化推進について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

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214P

会社概要及び事業内容
会社概要

社
名
本社
設
⽴
資本 ⾦
代表取締役会⻑代表取締役社⻑
従業員数

︓株式会社アイザック
︓福島県会津若松市東栄町1-77
︓平成24年8⽉︓330百万円
︓南嘉輝︓三好眞夫
︓８名

スマートシティAiCT２F

Working Dangerous Area

Medical Care

災害対応ロボット分野
における研究開発

介護・介助ロボット分野
における研究開発例）• 災害対応⼤型/例）•
移乗・移動ロボット（Keipuシリーズ）•⾃動通報システム

⼩型クローラーロボット
ドローン⽤バッテリー交換システム

受託開発例）
⽔⽥除草ロボット
除雪ロボット
植栽ロボット•
⼒覚電動⾛⾏台⾞

公共、民間企業からの •業務効率化ロボット•受託•

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32022年度研究開発概要

クローラロボットの操縦者のスキルに頼らない⾛⾏制御簡素化に向けたソフトウェアの開発を推進しております。
No

2022年度開発項⽬

１ 傾斜地昇降時クローラ制御ソフトウェアの開発(階段含まない)2

不整地⾛⾏時ロボットアーム姿勢の検証

3

RDR(ロボット・データ・リポジトリー)クラウド連携の検討
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4補）2022年度研究開発仕様① 傾斜地上昇補助機能（傾斜地上昇時クローラ制御ソフトウェア）

スロープ等の傾斜地を登り⽅向に⾛⾏する際に、従来オペレーターが⾏ってきたクローラの操作を、オペレーターに代わり、クローラロボット⾃⾝が⾃律的に制御する機能
登坂する傾斜地の最⼤斜度は30度とし、当該機能を有効にした場合、オペレーターからの前進指令のみで、その上昇を可能とすることを⽬標とすること。ソフトウェア開発、評価はロボットアーム取り付けなし
状態にて実施② 傾斜地下降補助機能（傾斜地下降時クローラ制御ソフトウェア）①と同様に、スロープ等の傾斜地を下り⽅向に⾛⾏する際に、従来オペレーターが⾏ってきたクローラの操作を、オペレーターに代わり、クローラロボット⾃⾝が⾃律的に制御する機能下降する傾斜地の最⼤斜度は30度とし、当該機能を有効にした場合、オペレーターからの前進指令のみで、その下降を可能とすることを⽬標とする
ソフトウェア開発、評価はロボットアーム取り付けなし状態にて実施③ 不整地⾛⾏時ロボットアーム姿勢の検証

ロボットアーム（xArm6）を取り付けた状態にて傾斜⾛⾏を実施し、ロボットアームの姿勢による⾛⾏の違い（⾛⾏のずれ、機体の振動など）を検証（１）①、②のソフトウェア各機能の有効時及び無効時と⽐較しての⾛⾏の安定性等を確認④ クローラロボットデータのRDR登録機能

ロボットが取得・⽣成した各種のデータ（各センサーのデータ、SLAMによる⾃⼰位置情報、及びMAP情報、ロボットアームの情報など）のうち、他のシステムや他のロボットとのデータの共有・利活⽤に有効と思われるデータについては、本体内のコンピュータへの格納だけでなく、RDRへの格納を試みる

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5

No.1:傾斜地昇降時クローラ制御ソフトウェアの開発
最⼤傾斜⾓度30度の傾斜を対象とした、傾斜⾛⾏時の制御ソフトウェア開発を⾏う(*不整地⾛⾏でのオペレータースキルへの依存の極⼩化を狙う）① テストコース ︓傾斜⾓度30度の傾斜② ⽬ 標
︓傾斜に対して直進⾛⾏するような半⾃律⾛⾏を⽬指す③ Giraffeセンサーデータの取得によるサブクローラ操作の⾃動化（傾斜⾛⾏時のIMUデータデータの遷移）

Aizuk Giraffe【成果画像】【傾斜上昇イメージ】【傾斜下降イメージ】*次ページにて動画参照

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6検証動画）傾斜地昇降時サブクローラ制御ソフトウェアの開発
傾斜半⾃動モード
サブクローラ操作モード : 傾斜2022/10/28

R1 : サブクローラ⾃動制御オン (平地: 60°、傾斜: -8%)
X : 平地⇔傾斜の遷移△ : 傾斜⇔踊場の遷移7検証動画補）傾斜地昇降時クローラ制御ソフトウェアの開発【簡易な階段と⾒たてて、台⾞の上りが可能】

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No.2 不整地⾛⾏時ロボットアーム姿勢の検証
項⽬2アーム姿勢によって、ロボットの⾛⾏に対してどの程度の影響があるかの検証を実施。
アームを伸展・収縮・ホームポジションの３姿勢で、サブクローラ固定・サブクローラ半⾃動モードの２つの⾛⾏モードで実験を実施。
*ペイロード100Kg可能なため、ロボット上部への様々な機器を搭載可能にするため、アームをオプションとして検討

テストコース
動作モード傾斜⾓度30度の傾斜⽬ 標


傾斜昇降時における、アームの姿勢の影響を検証する。

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アーム姿勢

サブクローラ４５°固定

ホームポジション

サブクローラ４５°固定

伸展

サブクローラ４５°固定

収縮

半自動昇降モード

ホームポジション

半自動昇降モード

伸展

半自動昇降モード収縮No.2 不整地⾛⾏時ロボットアーム姿勢の検証
ロボットの動作において傾斜⾯に⼊る時点や傾斜⾓から踊場へ移動する
場合において、アームの重量、姿勢による影響は少なく、オペレーターの操作の習熟度による影響されると考えられる
実験の様⼦【ロボットアームホームポジション】

IMUの値 今回開発した半⾃律モードによりロボットアームの在りなしにかかわらず機体動作がかなり安定すると考えられる
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10No.３ RDR(ロボット・データ・リポジトリー)連携の検討
項⽬3
 将来的には、GiraffeのデータをリアルタイムでRDRに保存することを⽬指す 2022年度は、取得したGiraffeの各種データを “オフライン”
でRDRに保存
 保存データ内容• 2021年度→Giraffe機体情報のみの取得を実施• 2022年度→LiDARデータ、IMUデータなどセンサーデータ追加の対応実施 データ取得環境• テストコース

平坦なオフィス• 実施内容テストコースを⾛⾏し、Giraffeの⾛⾏データ、各種センサーデータを保存する

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テストコース例

No.３ RDR(ロボット・データ・リポジトリー)連携の検討
将来的には、GiraffeのデータをリアルタイムでRDRに保存することを目指す
2022年度は、取得したGiraffeの各種データを “オフライン”でRDRに保存する
IMUデータの詳細

 テストコースにてRDRに保存
データ取得を実施
2022年度追加項⽬

IMUデータ:⾛⾏時のクウォータ
ニオン、加速度、⾓速度
PCDデータ︓3D SLAM実⾏後の地図データ◦ A-LOAM︓IMUデータなしにて測定を実施

エクセルの生データ

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No.３ RDR(ロボット・データ・リポジトリー)連携の検討
A-LOAMの結果（PCDデータ）
rosbagに保存後、PCDデータ変換を実施
rosbagのデータサイズ︓2.6MB程度（5分程度⾛⾏してデータ取得）
変換に使⽤したパッケージ http://wiki.ros.org/pcl_ros

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事業化推進について
ベース⾞両クローラロボットの販売と研究開発成果のオプション化

事業化推進に向けての⽅向性•
・研究開発・情報⼯学・先端研究••2022年度時点(製販⼀体）
メーカー︓（株）アイザック
販 売 ︓天⽷⽠ネット合同会社

顧客へ導⼊済みロボットへの実装可能新規ソフト
ウェア販売（本開発における、半⾃律⾛⾏ソフトや今後検討予定のソフトなどを順次提供）

導⼊済み機体へのハードウェア機能追加（機体強度のアップやバッテリー交換の容易性等）

階段昇降を⽬指し、階段を含む建物の半⾃律⾛⾏の実現

開発・販売体制の強化
機体開発︓アイザック
機体アプリケーション開発︓
販売代理店

製販⼀体となった体制で対応• ハードウェア開発• ソフトウェア開発・実装• ベース⾞両販売• オプション開発
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お客様• ⺠間企業（例︓警備、建設）• ⾃治体

保守体制の強化• 研究機関• 国（国⼟交通省、アイザック/販売代理店気象庁、防衛省等）

14補）現時点での事業化に⾄る変遷
SPIDER 2020
製品化
• RTM版• ROS版

SPIDER(2016年)

Camel【製品化を実現】

Giraffe
販売５台の実績
2022/10/28• ロボットアーム• カメラ• センサー
要素技術開発などの追加
ソフトウェア開発
アプリケーション開発システムインテグレーション

15• バッテリー強化• モーター出力強化

原発廃炉用補）成果物を活⽤した事業化に向けて2023年及びそれ以降に向けてベース⾞両の改良及びオプションと拡販に向けたROS化を実施していきます。
平成30年度（2018年度）

平成31年度（2019年度）

令和2年度（2020年度）〜令和４年度（2022年度）〜令和６年度（2024年度）

ベース⾞両

SPIDER•制御⽤PC強化•連続８時間稼働•メンテナンス性向上•ロボットアーム

SPIDER2020•防⽔•軽量化•制御⽤PC最適化

SPIDER2020改良•上位PC•⾮常停⽌ボタン•ロボットアーム•無線ルーター• 制御⽤PC強化• 底床化• 最⼤連続８時間稼働• ロボットアーム強化• サブクローラ部オプ
ション強化• 搭載可能な各種センサーオプション

センサ

距離画像センサー（RGBD）

IMU

LIDAR

LIDAR
IMU

LIDAR
IMU
RGBD

ソフトウェア

RTM制御
コレオノイドモデル同期

既存開発ソフトウェ
アの移植

ROS制御
SLAM
理想環境での⾃律⾛⾏

ROS制御
SLAM精度向上
⼈の居ない環境下での⾃律⾛⾏（平地）
階段昇降補助ROS２制御SLAM精度向上
理想的な環境下での階段⾃律昇降
⾃律での障害物回避・踏破

研究開発⽤ベース⾞
両共同研究開発⽤ベー
ス⾞両

廃炉ロボット

床下点検ロボット
警備ロボット
⽔害被害探査⽤

除雪ロボット
除草ロボット運搬/
プラントメンテナンス
農業/
軍事利⽤

イメージ図

ユースケー
ス

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