【ケーススタディ】3つの頭脳を持った堅牢な4足歩行ロボット～ANYbotics社のANYmal Cロボットはマルチモジュールマシン

ケーススタディ 3つの頭脳を持った堅牢な4足歩行ロボット ANYbotics社のANYmal Cロボットはマルチモジュールマシン

1 ANYbotics社のANYmal Cロボットはマルチモジュールマシン 3つの頭脳を持った堅牢な4足歩行ロボット ANYbotics社は、 険しい地形で要求される、 最先端の自律性とモビリティを備えたロボットによるソリ ューションを提供しています。 状況認識やモーションコントロール、 そしてミッション遂行などの主要 なタスクに必要な、 膨大な組込みコンピューティングパワーは、 コンガテックの3つのCOM Express コンピュータ・オン・モジュールによって提供されています。 コンピュータを使ったインテリジェンスとセンサー技術の進歩により、 これまでは環境を認識することのな かった固定型ロボットが、スマートな自律移動ロボットに進化しています。 これは、 人間を危険なタスクか ら解放するのに役立つだけでなく、 経済的な観点から、実際の社会における反復的なタスクを自動化す ることにも役立ちます。 このようなロボットは、 これまで人手を必要としていた多くの作業を自律的に遂行 し、 さらに実行可能な作業の範囲を大幅に拡大してきています。 このような現状を考慮すると、 ロボットアプリケーションの分野が急成長しているマーケットであること は、特に驚くべきことではありません。 世界全体のスマートロボット市場はCAGR（年平均成長率）23％で 成長すると予想されています。 しかし、 成長率はロボット市場のサブセグメントごとに異なります。 たとえ ば、 自律配送ロボット市場は、 今後5年間で49.5％を超えるCAGRを記録すると予想されますが、 農業用 ロボット市場は、 同じ期間で22.8％のCAGRで成長すると予測されています。 無人航空機（UAV）、 無人地 上車両（UGV）、 無人航行船（UMV）を含む、 世界の民間自律移動ロボット市場はすでに成熟しており、 成 長はやや鈍いと予想されますが、 それでも 2019年から2025年の間で15.9％という悪くない成長率が期待 されています。 このようなロボットを使用するマーケットとしては、 エネルギー、プロセス、 ロジスティクス、 輸送、 ロボットとの協働作業をおこなう製造現場、 農業、 そして鉱業などがあります。 険しい地形で要求さ れる、 最先端の自律性とモビリティを備えた4足歩行ロボット、 ANYmal Cを開発したANYbotics社は、 こ れらの市場をターゲットとするデベロッパーの1つです。 ANYbotics社のANYmal Cは、 人間と同じ環境で動作するように設計 された頑丈なロボットです。 使用される環境としては、 洋上風力発電 所、 石油掘削、 鉱山、 および通路に多くの障害物がある産業施設な どの、 厳しく険しい場所が想定されます。 自律移動ロボットのANYmal Cが他のスマートロボットと異なる点 は、 自動倉庫や工場生産セルなどのような、 あらかじめ詳細に設定 されたタスクだけではなく、 ダイナミックな人間環境において、 高度 な自律性を持ってタスクを実行できることです。 このロボットは、 移動 する障害物や予期しない障害物、あるいは変化する環境条件（照明、 雨、 雪など）にも対応することができます。 さらに、 外部からの指令 ANYbotics社のANYmal Cは、人間と同じ環境で動作する や、事故を避けるための停止命令がなくても、 自律的に問題解決行 ように設計された頑丈なロボットです。 使用される環境と しては、 洋上風力発電所、石油掘削、 鉱山、 および通路に 動をとることができます。 そのため、 自律移動ロボットは、 指定され 多くの障害物がある産業施設などの、 厳しく険しい場所が た目標位置に移動するための代替の最適ルートを見つけ出し、 その 想定されます。 タスクを問題なく実行することができます。 センサー駆動型自律型ロボットシステム 自律型ロボットシステム（ARS: Autonomous Robotic Systems）は、 産業プラントを安全かつ確実にナビ ゲートするために、 機器や環境のデータを収集して解析するためのさまざまなセンサーを必要とします。 究極の目標は、 これらのARSが大規模な産業プラントや建設現場などの険しい敷地で、 最先端の自律性 とモビリティを活用することによって、 熟練した人間の作業者と同じように、 複雑なタスクを実行できるよ うにすることです。 これは、 人間の作業者を危険な環境から解放し、 データ取得の精度と信頼性を向上さ せるための唯一の方法です。

2 ANYbotics社のANYmal Cロボットはマルチモジュールマシン ARSが安全に動作するために必要となる、 包括的な状況認識 データを取得するためには、 さまざまな知覚センサーを搭載す る必要があります。 このローカリゼーション（自己位置推定）と マッピング（環境地図作成）の同時実行（SALM: Simultaneous Localization and Mapping）は、 複雑で動的な環境でも機能 する必要があります。 ANYmal Cロボットでは、 経路を決定し てナビゲーションするためにさまざまなセンサーを使用してい ます。 ARSは障害物の検出と地形情報収集のために、 すべて の側面に立体光学カメラを備えており、360度の視野とその深 度情報を取得することができます。 洗練された光測距（LiDAR: Light Detection and Ranging）システムは、 最大100メートル 広範なセンサーアレイと360度の視野に対応するステレオカメ ラ、環境マッピング用のLiDARに加えて、追加の検査用センサー の範囲をナビゲートするための、 さらなる環境データを取得し を10kg搭載することができます。 ます。 遠隔操作や経路を覚え込ませる操作をおこなうオペレー ターのために、 ANYmal Cの前面と背面に2つの広角カメラを装備しており、 クリアな視界を提供します。 ANYmal Cを屋外で運用する場合には、 GPSなどの全地球航法衛星システム用の受信機を追加で装備す ることができます。 4足歩行 しかし、ローカリゼーション（自己位置推定）とマッピング（環境地図作成）による状況認識は、 自律型4足 歩行ロボットを動かすためのタスクのほんの一部にすぎません。 もう1つの非常に重要な機能は、高度な 運動システムを担うリアルタイム制御です。 これにより、 ANYmal Cは全方向の動きが可能になり、 最大 25cmの段差を乗り越え、 最大45°の工業用階段を登り、 50cm以下の狭いスペースに入り込むことができ ます。 ANYmal Cは、 ナビゲーションと移動のタスクに加えて、 ミッションも遂行しなければならず、 その目的の ために、 自由に構成したセンサーを最大10 kgまで搭載して、 自律的に2〜3時間動作することができま す。専用アプリケーション向けに設計された最初のANYmal Cは、 屋内および屋外の産業プラントや、 そ の他要求の厳しい環境での検査タスク用に最適化されたものです。 このロボットには、アナログゲージや メーターから測定値を読み取り、 バルブをチェックするための、 光学ズームカメラ付きのパン/チルト検査 ユニットが装備されています。 さらにサーマルカメラが付属しており、 機械やその他の機器が不必要に発 熱していないか、 あるいは熱異常がないかをチェックすることができます。 ガス漏れを検知用するために、 ANYmal Cにはガスセンサーも装備されており、 また、 音響検査用の超音波マイクは、 機械の異常を早期 に発見することに役立ちます。 COMのコンピューティングパワー 最高の信頼性とフルのパフォーマンスで、3つのタスクすべてを同時に並行して実行するために、 ANYboticsはモジュラーデザインを採用しています。 それには2つのインテル Core i7、 6コア プロセッサと 1つのインテル Core i7デュアルコア プロセッサを搭載しており、 ひとつのコア上で複数のサブタスクを分 離実行させるために、 仮想化も備えています。 これらのプロセッサは、 高度なモーションコントロール、 リ アルタイムマッピング、 自律ナビゲーション、 および洗練されたカスタマのアプリケーションを実行するた めのコンピューティングパワーを提供します。 この柔軟な設計により、 各タスクについてコストとパフォー マンスのバランスをとることができ、 さらに将来のパフォーマンスアップグレードをも可能にします。 これら すべての機能は、 使いやすくて頑丈な、 IP67の完全防水・防塵設計の中に収められています。 ANYmal C は、 この画期的な設計により、 捜索・救助（SAR）や地震後のレスキュー、 セキュリティコントロール、 ある いは単なる小包の配達など、 さまざまなタスクに対応することができます。 ANYbotics社は、 コンピューティングエンジン部分に、 コンガテックのCOM Express コンピュータ・オン・ モジュールを採用しました。 コンピュータ・オン・モジュールは、 このような組込みシステムの設計におい

3 ANYbotics社のANYmal Cロボットはマルチモジュールマシン て非常に人気があります。 それは、 使いやすく、 容易 にインテグレーションすることができ、 必要なドライバ とファームウェアをすべて含んだ標準化されたプラッ トフォームだからです。このコンピュータ・オン・モジュ ールは、 CPU、 RAM、 高速インタフェース、 そして多く の場合グラフィックスユニットなども含め、 主要なすべ ての部品をひとつのモジュールとして組み上げ、 動作 検証されています。 もう1つの利点は、コンピュータ・オ ANYbotics社は、各ロボットで3つのコンガテックのコンピュータ・オン・モジュール を使用しており、それらは2種類の異なるプロセッサ（インテル Core i7 の6コアと ン・モジュールの規格とフォームファクタが同じであれ 低消費電力デュアルコアULTプロセッサ）を搭載しています。ワークロードは、マッ ば、プロセッサの世代やメーカーを超えて交換可能な ピングと経路のプラン、およびリアルタイムモーションコントロールのそれぞれに 専用のプロセッサコアを使用して統合されます。 これに加えて、3番目のセグメント ため、 スケーラブルであるということです。 これにより、 は個々のカスタマのアプリケーション用に確保されています。 数年後でも最新のプロセッサテクノロジーを使用して ソリューションを非常に柔軟にスケーリング、 およびア ップグレードすることができます。 カスタマは、 複雑なプロセッサ周りの設計をおこなうことなく、 キャリア ボードの設計にすべての時間とリソースを投入でき、 すべての機能とインタフェースがアプリケーションに 適合することを確認することに集中することができます。 標準化されたCOM Expressモジュールは簡単に交換すること ができますが、モジュールベンダーが提供するサービスや品質 は大きく異なる場合があります。 装置メーカーは、 最適な総所 有コスト（TCO: Total Cost of Ownership）に注意する必要が あります。 モジュールの価格以外にも、 TCOに影響を与える要 素が数多くあります。 まず最初に、モジュールが熱的、 機械的、 そして電気的にも高い耐久性を有することを確かめるために、 設計品質をチェックする必要があります。 信頼できる組込みベ ンダーは、 設計品質を証明するための、 さまざまなテストドキ ュメントを提供することができます。次に、モジュールには、 OS やソフトウェアのインテグレーションをシンプルにするために必 要な、 ハードウェアに近いすべてのソフトウェアを含む、 包括的 なボード・サポート・パッケージが付属している必要があります。 そして、 個々のモジュールが長期にわたって供給され続けると いうことが、長期的にTCOを削減するためのもう1つの重要なフ ァクターです。 最後に、 とても大切なことは、 組込みベンダーが 設計サービスを提供できるということが、 重要な検討要素にな ります。 コンピュータ・オン・モジュールはアプリケーションレデ ィのコンポーネントであり、 上記のすべては製品の一部ですが、 設計と開発をおこなうときには、ベンダーと装置メーカー間の 緊密な協力関係が必要です。 ここで専門のディストリビュータと フルカスタム設計と比較して、コンピュータ・オン・モジュールは、コンパクトで頑 テクノロジーパートナーが重要な役割を担い、 装置メーカーが 丈な組込みコンピューティングコンポーネントを必要とする自律移動ロボット ソリューションをできる限り早く市場に投入できるようにするた に、多くのアドバンテージを提供します。 めに、 包括的で個別のデザインインサービスとテクニカルサポートを提供します。 スイスの会社Fabrimex Systems社は、コンガテック認定のセールスパートナーであり、 これまで7年間協力関係にあって成功を収 めてきています。 Fabrimex Systems社は、 すべてのコンガテック製品に対し、 技術的な専門知識を加え て、 追加のコンポーネントやエンジニアリングサービス、 そしてカスタマイズされたシステムレベルの製品 まで提供することができます。 この点でANYbotics社は、 Fabrimex Systems社とコンガテックについて、 「協同作業はエクセレントで、信頼できたとともに、 とても楽しいものでした」、と最高点を付けました。 カ スタマは、Fabrimex Systems社が提供するローカルサポートとサービスに感謝しています。 そして、コン ガテックの製品ポートフォリオと包括的なソフトウェアツール、技術資料、そしてコンピュータ・オン・モジュ ールとシングル・ボード・コンピュータに関して、 将来の設計やアップグレードのために互換性を持たせて、 一貫したアップグレードパスを用意し、 10〜15年の製品ライフサイクルをもった幅広いラインナップを提 供していることを高く評価しています。

4 ANYbotics社のANYmal Cロボットはマルチモジュールマシン 著者: ピーター・ファンクハウザ ゼリコ・ロンカリック（Zeljko ー（Péter Fankhauser）： Loncaric）：コンガテック マーケ ANYbotics社 CEO & 共同創設者 ティングエンジニア ANYbotics社について ANYbotics社は、 ETHチューリッヒ（スイス）からのスピンオフとして2016年に設立され、 産業用アプリケーション向けモバイ ルロボットの開発をリードしています。 ANYbotics社の自律型脚式ロボットは、これまで人間にしかアクセスできなかった困難 な環境における、 カスタマの問題を解決します。 ANYbotics社は社員45人のチームで構成されており、 脚式ロボットANYmal は、 さまざまなアプリケーションにおけるテストで成功を収めており、世界で初めて北海の洋上プラントに導入されました。 ANYbotics社の詳細については、 以下のサイトをご覧ください。 https://www.anybotics.com About Fabrimex Systems Fabrimex Systems 社は、 30年以上にわたり、 組込みコンピューティング、産業用PCシステム、 パネルPC、 ディスプレイ、 マシ ンビジョンやディープラーニングのソフトウェア、 およびカスタマイズされたハードウェアとソフトウェアの分野でリードし、 経験 豊富なスペシャリストを擁するスイスの大手企業です。 Fabrimex Systems社はトータルソリューションプロバイダであり、 カス タマの側に立つ有能なスタッフと共に、 すべてのプロジェクトはタイムリーに実現することができます。 Fabrimex Systems社 の意欲的なチームは、 最先端のテクノロジーに関するトレーニングを継続的に受けている、 経験豊富なスペシャリストで構成 されています。 さらに、 世界中のパートナーとの大規模なネットワークがあり、 技術/科学機関や大学と緊密に連絡を取り合っ ています。 これにより、 カスタマも将来の技術開発情報やトレンドにアクセスすることができます。 そして、 今日の決定が明日の 製品を形作っていきます。 長年のプロジェクト管理とコンサルティングの専門知識にもとづいて、 カスタマが成功するための正 しい判断ができるように、 サポートとガイドをおこなっています。

コンガテック（congatec）について コンガテック（congatec）は、組込みコンピューティング製品にフォーカスする、急速に成長しているテクノロジー企業です。 ハ イパフォーマンス コンピュータモジュールは、産業オートメーション、 医療技術、 輸送、 テレコミュニケーション、 その他の多くの 分野の幅広いアプリケーションやデバイスで使用されています。 当社は、成長する産業ビジネスにフォーカスする、 ドイツのミッ ドマーケットファンドである株主のDBAG Fund VIIIに支えられており、 これらの拡大する市場機会を活用するための資金調達 とM＆Aの実績があります。 また、 コンピュータ・オン・モジュールの分野では、世界的なマーケットリーダーであり、 新興企業か ら国際的な優良企業まで優れた顧客基盤を持っています。 コンガテックは、ドイツのデッゲンドルフに本社を置き、現在、米国、 台湾、中国、日本、オーストラリア、英国、フランス、チェコ共和国に事業拠点を置いています。 詳細については、 当社の Web サイ ト www.congatec.com/jp、 または LinkedIn、 Twitter、 YouTube をご覧ください。 本社 congatec GmbH Auwiesenstraße 5 94469 Deggendorf Germany Phone +49 (991) 2700-0 info@congatec.com www.congatec.com 子会社 congatec Asia Ltd. congatec, Inc. コンガテックジャパン株式会社 congatec China Technology Ltd. 2F., No.186, Sec. 3, 6262 Ferris Square 〒105-0013 東京都 港区 浜松町1-2-7 Sunyoung Center, 901 Building B, Chengde Rd. San Diego 浜松町一丁目ビル301 No. 28 Xuanhua Road, Changning District, 10366 Taipei, Taiwan CA 92121 USA Phone +81 (3) 6435-9250 Shanghai 200050, China Phone +886 (2) 2597-8577 Phone +1 (858) 457-2600 sales-jp@congatec.com Phone +86 (21) 6025-5862 sales-asia@congatec.com sales-us@congatec.com www.congatec.jp sales-asia@congatec.com www.congatec.tw www.congatec.us www.congatec.cn congatec Australia Pty Ltd. congatec Korea Ltd. Real-Time Systems GmbH Unit 2, 62 Township Drive Mr. Yoonsun Kim Gartenstrasse 33 West Burleigh (Yatap-Dong), #707, 88212 Ravensburg Queensland 4219, Australia 42, Jangmi-ro, Bundang-gu, Germany Phone +61 (7) 5520-0841 Seongnam-si, Gyeonggi-do, Phone +49 (751) 359558-0 sales-au@congatec.com South Korea info@real-time-systems.com www.congatec.com Phone: +82 (10) 2715-6418 www.real-time-systems.com yoonsun.kim@congatec.com セールスオフィス France United Kingdom / Ireland Nordics & Baltics Mr. Luc Beugin Mr. Darren Larter Mr. Anders Rasmussen Phone: +33 6 44 32 70 88 Phone: +44 784 581 4792 Phone: +45 285 649 92 cfr-sales@congatec.com cuk-sales@congatec.com cdk-sales@congatec.com