東京都市大学横浜キャンパス情報メディアジャーナル 2014. 4 第 15 号

論文

ソーシャルロボット「マグボット」のデザイン

小池星多

小池研究室では，ソーシャルロボット「マグボット」を製作して実際に社会で使用する実践，研究を行っている．
ソーシャルロボットとは，人間の生活の中で使用され，人間をサポートするロボットのことである．マグボットは，低価格でユーザーにとっても作りやすく，オープンソースハードウェアで作られているのでユーザーの使用環境に柔軟に機能を付加して対応できる．また，マグボットの製作情報やユーザー同士のコミュニケーションの場をネット上に提供している．本論では，この実践，研究を通してソーシャルロボットに必要なコンセプト，デザイン，ハードウ
ェア，ソフトウェアの構成について考察する．
キーワード：ロボット，ソーシャル，デザイン，Raspberry Pi

1 はじめに本稿では，社会で実際に使用するソーシャルロボットのデザインについて考察する．
（注 1）

ロボットで音声合成，音声認識，タイヤによる移動，センサーなどの高性能の機能を持っている．その PaPeRoをコミュニティの中で活動させて人間とロボットの関係について研究してきた．2002 年から 2007 年まで東2 ソーシャルロボットとはソーシャルロボットとは，工場で稼動する生産用ロボットとは異なり，人間の生活の中で人間をサポートする

京都市大学二子幼稚園において PaPeRo を幼稚園の生活に入れて，PaPeRo と幼稚園のコミュニティの相互変容の研究を行った．
［1］

ロボットのことである．ソーシャルロボットは，人間とコミュニケーションするために音声合成で話したり，音声認識で言葉を認識したりすることができる．二足歩行

3．2 東京都市大学付属小学校での研究（20082010）やヒューマノイド型であることは必ずしも必須ではな

幼稚園での活動後，東京都市大学付属小学校においい．学校や病院，店舗，介護施設などの現場で働いていて，同じく NEC との共同研究で，小学生が SCRATCH（注る．現在，実際に使用されているソーシャルロボットの5）を使用して PaPeRo をプログラムして，PaPeRo が一部として以下のものがある．

登場する演劇を考えて製作するプロジェクトを行い，小学生のグループにおける共創のプロセスについて研究

・PaPeRo（NEC）コミュニケーション型ロボット．

した．
［2］

学校，高齢者用（注 2）・Palo（産業総合技術研究所）高齢者の施設．
（注 3）
・PALRO（富士ソフト）高齢者施設用ロボット．
（注 4）

4 プロプロイエタリなロボットの限界
これらの研究では，著者らは企業から高機能のロボットの貸与を受けてロボットを現場で活動させることが3 これまでの小池研究室のソーシャルロボット研究できた．しかし，一方で問題もあった．現場では，ユー

3．1 東京都市大学二子幼稚園での研究（20032007）

フトを変更して，ロボットを現場に適応させる必要があ

ザーの観察やユーザーの要望からロボットのハード，ソった．しかし，企業から貸与されたロボットはプロプロ

小池研究室では，これまで NEC との共同研究で NECイエタリ（注 6）で企業の知的所有権で保護されているの ロ ボ ッ ト PaPeRo を 使 用 し た 研 究 を 行 っ て き た．

ので，著者らがロボットを勝手に改造することはできな

PaPeRo は，NEC が開発しているコミュニケーションかった．
著者から機能の変更について企業に要望を出したこ

KOIKE Seita
東京都市大学 メディア情報学部 社会メディア学科 准教授

ともあったが，企業のロボット開発も企業内のスケジュールで進めているので，それらを企業が対応することも小池：ソーシャルロボット「マグボット」のデザイン難しかった．企業は，可能な限り著者に便宜を図ってくーネット上の製作情報が大きく貢献した．外装に百円シれたが，ロボットをユーザーの生活に柔軟に対応させる

ョップの雑貨を使用し，Arduino とモータードライバー，ことは難しかった．

工作用モーターを使ってキャタピラで動かそうとした．
当初，小型ウインドウズ PC を内蔵しようとしていたが，5 ロボットの自主的開発構想

重量が重くなり，うまく動かなかった．ここで発想を転そのような状況の中でプロプロイエタリではない，柔換して，PC を無理に内蔵しなくてもロボットの外部の軟にハードやソフトを変更できるロボットの必要性をPC からロボットを制御すればよいと考え，外部 PC か感じた．2005 年くらいからそのようなロボットを研究らリモコンする方式に切り換えた．
（写真 1）

室で自作しようと構想した．しかし，当時は，著者自身

2011 年には，外部 PC の音声合成ソフトからの音声をがハード，ソフトの知識が乏しかった．また音声合成，Bluetooth でロボットに内蔵した Bluetooth スピーカー音声認識などのソフトも非常に高価で，ロボットのハーに飛ばした．また，PC に開いたサーバーからロボット

ドの制御も PIC とアセンブラを使用する必要があり，内部の Arduino を ZigBee（注 8）使ってシリアル通信ロボットを自作することは難しかった．

で命令を送ってマグボットを制御できるようにした．
（写真 2）

6 オープンソースハードウェアの登場

2012 年にアメリカ州立インディアナ大学に客員研究2008 年くらいから安価なオープンソースハードウェ

員 と し て 滞 在 し た． 滞 在 し た イ ン デ ィ ア ナ 大 学 のアの Arduino（注 7）が普及するようになり，Arduino

Human Robot Interaction 研究室の協力を得て開発をを使用したロボットなどの電子工作の製作例をネット続けた．ロボットには当初名前がなかったが，アメリカに掲載する人たちが現れた．著者はそれを見ることによ

滞在時に外国人にも親しめる名前を考えて，頭部にマグって Arduino を使ってロボットを作れるのではないか

カップを使用していたことからマグボット（Mugbot）と考えるようになった．ネット上には，Arduino を使と命名した（写真 3）．制御 PC をウインドウズから用した電子工作のプログラムのソースコードが公開さMac に切り替え，Mac の音声合成システムを使用するれていて，Arduino の使用方法を学ぶのに役にたった．

ことにした．Mac から ZigBee を使ったシリアル通信でまた Arduino はオープンソースハードウェアなので企マグボットの Arduino を制御した．また，キャタピラ業の知的所有権に触れることなく自由に改造可能なロからタイヤで走行できるようにした．

ボットを作ることができる．オープンソースハードウェ

アメリカ滞在時に世界的な規模で開催されている物

アとネットの見ることができるようになったことで，ロづくりの展示会 Maker Faire Detroit 2012（注 9）にマボットを自作する環境が整った．

グボットを出展し，最高賞のブルーリボンを 4 つ獲得した．
（写真 4）

7 マグボットの誕生

帰国した 2013 年からはタイヤをなくし，外部の PC

著者は 2010 年からロボットの開発を開始した．ロボの サ ー バ ー を 使 用 す る の で は な く， マ グ ボ ッ ト にットの開発にはオープンソースハードウェアやインタ

Raspberry Pi（注 10）を内蔵した．Raspberry Pi 内に

写真 1 2010 年のロボットとしていた

写真 2 2011 年のロボット Maker Faire2011 に出展 外部 PC から制御

小型 PC を内蔵しよう東京都市大学横浜キャンパス情報メディアジャーナル 2014. 4 第 15 号

写真 32012 年のマグボットて タイヤで走行

インディアナ大学に

写真 5 2013 年 の マ グ ボ ッ ト
Raspberry Pi を内蔵

タイヤをなくして

8．3 プロトタイピング
ユーザーにロボットを使用してもらい，ユーザーからの要望を得ながらユーザーの生活環境に合うようにロボットのハードウェアやソフトウェアを変更するプロトタイピングを行う．プロトタイピングによって，ロボットをユーザーの要望に近づけていくことができる．

8．4 オープンソース
写真 4

Maker Faire Detroit 2012 での展示
賞のブルーリボンを 4 つ獲得

最高

ロボットが知的所有権で保護されていると，ロボットのハードウェアやソフトウェアを変更するプロトタイ
ピングを柔軟に行うことは難しい．ロボットのハードウ
ェアやソフトウェアに汎用品やオープンソースのもの

サーバーを開いて外部の PC や，スマートフォン，タブを使用する事によって自由なプロトタイピングができレットからアクセスしてマグボットを制御できるようるようになる．また，ソーシャルロボット自身のソフトにした．
（写真 5）

ウェアなどの情報もオープンソースによって公開する．

8 ソーシャルロボットのコンセプト

8．5 ユーザーにとって作りやすい著者の研究から，著者の考えるソーシャルロボットに必要なコンセプトを解説する．

ユーザーにとってロボットを作りやすくし，製作情報を提供すことによって，ユーザー自身もロボットを自分で作り，自分の環境に合うように改造できる．

8．1 ユーザー中心ソーシャルロボットはユーザーが使用するものであ

8．6 コミュニティ

るので，開発者の目標や思い込みではなく，ユーザーのユーザーと開発者，ユーザー同士が情報共有できる活動や要望をフィールドワークしてそれらを反映させWeb サイトや，SNS などを用意することによって，開てデザインする．

発者をユーザーがコミュニケーションしてユーザーと開発者，ユーザー同士でロボットに関する問題を解決で8．2 ユーザー参加きるようにする．

参加型デザインとしてロボットの開発者だけではな
く，ユーザーもロボットのデザインに参加する．そしてロボットについての具体的な提案やアイデアをユーザーの視点から開発者に伝えていく．

9 マグボットのデザイン
以上のようなソーシャルロボットのコンセプトによって，小池研究室が開発しているマグボットについて解説する．マグボットの仕様は 2013 年 3 月現在のもので小池：ソーシャルロボット「マグボット」のデザインさせるために胴体上部のサーボに円盤を取り付け，サーある．

ボの回転に伴って円盤も回転する．この円盤の上にレン

9．1 オーバービュー
マグボットの大きさは，直径 160mm，高さ 240mmである．マイコンに，Arduino と Raspberry Pi を使用．

ジマグを乗せている．頭部は取り外しできるようにして，ユーザーがレンジマグを手に取れるようにしてある．
（写真 7）

Raspberry Pi に は Linux を イ ン ス ト ー ル し て

マ イ コ ン は，Raspberry Pi Model B と Arduino

Raspberry Pi から Arduino に信号を送る．Arduino か

Leonard を使用している．胴体の底部にユニバーサル

らは，目や口の LED や，首，頭を動かすサーボモータ

プレートを使って Raspberry Pi と Arduino を垂直に設ーを制御する．

置し，内部を空洞にしてスピーカーやバッテリーを内蔵

有線，無線で外部の PC，タブレット，スマートフォできるようなペースを作った．また，胴体を底部から外ンから Raspberry Pi にアクセスしてロボットの音声合すことができるようにして，メンテナンスやプロトタイ成やハードウェアを動かすことができる．
（図 6）

ピングをしやすくした．電源は，標準形は，USB ハブを 介 し て Raspberry Pi に 電 源 を 送 り， さ ら に

9．2 外装Raspberry Pi の USB から USB ハブを介して Arduino

マグボットの外装は，頭部に 100 円ショップで販売に接続する．スピーカーは Raspberry Pi のイヤホンジしているレンジマグを，胴体にも同じく 100 円ショッャックに接続する．
（電源，ネットワーク，スピーカープの乾燥椎茸ケースを使用している．100 円ショップのの別の選択肢については後述．
）（写真 8）

雑貨を使用することによってマグボットの製作を簡略化し，安価に製作できることをアピールする．また物に命が宿るという日本古来のアミニズムを象徴させている．外装はほとんど加工しないで素材を生かすようにしている．乾燥椎茸ケースは逆さにして使用．透明なので内部に Raspberry Pi や Arduino を使用していることを可視化できる．

9．3 ハードウェア
目と首は，サーボモーター 2 個使用して上下左右に動かすことができる．目と口には LED を使用して，口の LED は発話時に点滅する．頭部のレンジマグを回転

図6

マグボットのオーバービュー

写真 7

マグボットの頭部

写真 8

マグボットの内部東京都市大学横浜キャンパス情報メディアジャーナル 2014. 4 第 15 号

9．4 ソフトウェア

イルを開いた時にそれぞれの画面の大きさにインタフ

Arduino は C/C++ で書かれたプログラムで LED やェースが自動的に適応するようになっている．画面のフサーボを動かし，Raspberry Pi には Apache サーバー，

ォームから入力した文字を音声合成で発話したり，プリRuby で 書 か れ た サ ー バ ー と HTML5，CSS3，セットで設定した文章を発話することができる．またス

JavaScript，JQuery Mobile（注 11）

ライダーで目や首を動かすことができる．
（図 10）

で書かれたロボットの制御インタフェースを設置した．Raspberry Pi と Arduino は USB 経由でシリアル通信を行う．Arduino には，シリアル通信で特定の文字が送られて来た時の特定の動作がプログラムされてい9．6 製作時間
ハードウェアのみであれば 4 時間程度で完成する．
小学生も製作できる．

る． 制 御 イ ン タ フ ェ ー ス か ら Ruby サ ー バ ー に は
WebSocket で通信し，Raspberry Pi から Arduino はシ
リアルで通信し，Arduino からサーボ，LED を直接操作する．音声合成は Raspberry Pi に OpenJtalk（注9．7 コスト
使 用 部 品 の 構 成 に も よ る が，1 台 13,000 円 か ら20,000 円程度．

12）をインストールして Ruby サーバー経由で使用する．

9．8 マニュアル（図 9）

マグボットの製作方法のマニュアルを公開予定．[3]9．5 制御インタフェース
ロボットの制御インタフェースは，JQuery Mobileを使用して，スマートフォン，タブレット，PC でファ

9．9 Web の開設
マグボットの製作方法や活動報告の場として Web サイ ト www.mugbot.com（ 図 11） や https://www.
facebook.com/SocialRobotics を開設している．

10

制作上の工夫

10．1 安価な材料の使用
外装には 100 円ショップの雑貨，ケーブル類も 100円ショップのスマートフォン用の USB ケーブルを使用してコストを押さえた．

10．2
図9

マグボットのブロックダイヤグラム

汎用品の使用マグボットには，Raspberry Pi や Arduino という入手しやすく安価なハードウェアを使用した．また，PC，

図 10

マグボットの制御インタフェース

図 11 マグボットの情報 Web サイト www.mugbot.com

小池：ソーシャルロボット「マグボット」のデザイン

は，ニッパーで切断しやすい．プレートを半分に切ったものなどを部品として使用することによって製作時間を短縮した．
（写真 12）10．5 製作手順の整理
マグボット製作マニュアルを作る事ためにマグボットを何台も製作し，プロトタイピングを繰り返し，製作手順を見直して効率よく短時間でマグボットが製作できるようにした．また，ミスをしやすい部分については，マニュアルで指摘するようにした．

10．6 製作の誤差を吸収する
写真 12

ユニバーサルプレート製作者の工作レベルがマグボット製作に影響を及ぼさないように配慮した．例えば，頭部のレンジマグを動かす円盤は，製作時に誤差があっても円盤の上部に設置スマートフォン用の汎用品を使用することで低コストする頭部が回転できれば問題ない．制作上の誤差を吸収化し，接続をしやすくした．例えば電源には PC 用バスするような「遊び」の部分を作った．
（写真 13）パワー USB ハブ，スピーカーを使用した．バッテリーも過電流に対する安全装置のついたスマートフォン用のものを使用して安全に配慮した．欠点としては，部品の大きさがロボットの内部に格納できるサイズに制限

10．7 拡張性
必要に応じて Arduino にセンサーなどを設置する拡張性の余地を持たせた．

されることや，ロボット内部の配線が乱雑になる．

10．8 プロトタイピングのしやすさ
10．3 情報量の多い部品の使用

胴体を外して容易に内部の部品にアクセスできたり，Raspberry Pi や Arduino は世界的に使用され，ユーArduino のピンには配線をハンダ付けしていないので，ザーも多く製作例やソースコードが多くネットに掲載

柔軟に配線を変更できたり，プロトタイピングしやすいされている．これらの部品をマグボットに使用することようにした．
（写真 14）

で，ユーザーが情報を得てマグボットを改良しやすくな

11 運用形態の選択

る．

マグボットの電源は，バスパワーの USB ハブか，ス10．4 ユニバーサルプレートの使用

マートフォン用のバッテリーを使用できる．またスピーマグボット内部に工作材料である多数穴のあいたユカーには，AC 電源で動作するものか，バッテリー付きニバーサルプレートを使用した．ユニバーサルプレートのものが使用できる．マグボットと PC などをつなぐネ

写真 13

誤差のある円盤写真 14

Arduino の配線東京都市大学横浜キャンパス情報メディアジャーナル 2014. 4 第 15 号

写真 16 東京都市大学 科学体験教室の様子（2013 年）
図 15

ネットワークの選択肢

ットワークには以下のものがある．
（図 15）（1）有線 LAN でマグボットと PC を直接接続．
（2）既存の有線ネットワークにマグボットと PC を接続（3）無線 LAN ドングルで既存のネットワークにマグボットと PC，スマートフォン，タブレットを接続．
（4）小型無線 LAN ルーターをマグボットに接続し，それに PC，スマートフォン，タブレットを直接接続．

12 マグボットを使用した活動
小池研究室では，これまでマグボットを以下のような

写真 17

Maker Faire Tokyo 2013 での展示

展示や実際に現場でユーザーに使ってもらう活動を行っている．展示以外に小学生への科学体験教室の活動が多い．マグボットの科学体験教室での活動は当初想定していなかったが，予想以上に要望が多い事がわかった．
2011 年 11 月 Maker Faire Tokyo 2011（展示）2012 年 06 月 科 学 体 験 教 室 Child17ren's
Discovery Museum（ブルーミントン インディアナ州）
2012 年 08 月 マグボット製作ワークショップ（インディアナ大学）
2012 年 07 月 Maker Faire 2012 Detroit（展示）2013 年 03 月 Human Robot Interaction 2013（国際学会発表，東京）

写真 18

タマラボで子ども達がマグボットで遊ぶ様子

2013 年 07 月 東京都市大学オープンキャンパス（展示）2013 年 08 月 東 京 都 市 大 学 科 学 体 験 教 室（ 写 真16）2013 年 10 月 オープンソースカンファレンス 2013
Fall（展示）2013 年 11 月 Maker Faire 2013 Tokyo（展示）（写真 17）2014 年 02 月 コワキーングスペース「タマラボ」（写真 18）2014 年 02 月 科学体験教室（川崎市立南菅小学校）

小池：ソーシャルロボット「マグボット」のデザイン

13 マグボットを使用した今後の研究の展望

参考文献

2013 年度までにマグボットの基本形を完成させるこ［1］ Seita Koike, Masayuki Sugawara, Sayakaとができた．2014 年度は，これまでの科学体験教室，

Yamanouchi, Hiroki Kutsukake, Kie Sato,

イベント参加に加え，具体的なフィールドである学校，

Yoshihiro Fujita, Junichi Osada; Social Robot

病院，介護施設，コワキーングスペース，店舗などで実Design, HCI 2009 International, CD-ROM,際にマグボットを使用してユーザーの要望からマグボ

2009

ットの機能を変更していく．また，マグボットを製作す［2］ Seita Koike,Takeshi Ogino, Sari Takamura,るワークショップを展開して，マグボットを製作して使Tatsushi Miyaji, Yuki Miyajima, Daishi Kato,用するコミュニティの構築を行い．ソーシャルロボット

Koyo Uemura, Kazuo Kunieda, Keiji Yamada;の社会的意味について考察していく．

Co-creation Process of Collaborative Work withCommunication Robot, HCI 2011 International,

注CD-ROM, 2011

（注 1） 本研究は，小池星多；学術研究助成基金助成金，基盤研究（C），ソーシャルロボットのデザイ［3］ 布村千夏 2014

ソーシャルロボットのデザイン（1） 東京都市大学卒業研究 2014

ン方法の研究，2013 によって行われている．
（注 2） PaPeRo NEC が開発したコミュニケーション
ロボット．http://jpn.nec.com/robot/（注 3） Palo 独立行政法人産業技術総合研究所が開発したアザラシ型ロボット．
http://www.parorobots.com（注 4） PALRO 富士ソフトが開発したロボット．
http://palro.jp（注 5） SCRATCH MIT のメディアラボが開発した，タイルを組み合わせてプログラミングする言語．http://scratch.mit.edu（注 6） プロプロイエタリ（proprietary） 企業などに知的所有権が独占されていること．
（注 7） Arduino（アルドゥイーノ） イタリアで開発されたオープンソースハードウェアとプログラ
ミング環境．デザイナーがメディアアートなどを製作できるツールとしてデザインされた．
http://www.arduino.cc（注 8） ZigBee（ジグビー） 近距離の無線規格（注 9） Maker Faire アメリカで始まった，ものづくりのイベント．世界各地で開催されている．
http://makerfaire.com（注 10）Raspberry Pi イギリスの Raspberry Pi 財団
によって開発されたシングルボード小型コンピ
ュータ．Model A が 25，Model B が 35 ドルという安価で，教育現場や電子工作などで使用することを目的としている．
http://www.raspberrypi.org（注 11）JQuery Mobile JavaScript のフレームワークである JQuery をスマートフォンなどに適応したもの．http://jquerymobile.com（注 12）OpenJtalk フリーの音声合成エンジン．
http://open-jtalk.sp.nitech.ac.jp