カシャカシャ、とロボットの指がピアノの鍵盤に触れ、「ふるさと」のメロディを優しく奏でる。NHK連続テレビ小説「半分、青い。」で5月に放送された、印象的な1シーンだ。このロボットの手を製作した東京都立産業技術高等専門学校医療福祉工学コースの深谷直樹准教授は、独自の“からくり”による機構を使った高性能ロボットハンドの研究開発を行っている。ロボットハンドの現在地と未来予想図を、深谷氏に伺った。

人間の手や指の構造を模倣、
さまざまな形状の物を掴めるように

深谷氏が開発したロボットハンドの特徴は、とても単純な制御だけで、さまざまな形状の物を掴むことができる点にある。従来のロボットハンドには、果物や工具のように一つひとつの形や重さがバラバラなものを持つことが難しいという課題があった。指の一本一本、関節の一つひとつにセンサーやモーターを組み込み制御する方法では、多数の電子部品を制御する複雑なプログラムが必要となる。その分操作やメンテナンスの難易度が高く、電力の大量消費や耐久性といった点からも産業利用には壁があったのだ。

この課題を解決しようと深谷氏が考えたのが、独自の“からくり”だった。“からくり”とは、電子制御に頼らず望ましい動作を実現する機械装置の構造的な仕掛けを指す。

「人間の手や指の微妙な構造を模倣した独自の“からくり”を開発しました。すべての関節が機械リンクで結合していて、物体に馴染み、自動的にバランスを取るというもので、協調リンク機構と名付けています。センサーは使わず、基本的には1個のモーターのみで5本の指を動かします。

具体的にどう動かすかというと、つまみを引くだけ。私たちは普段、物を掴むときに“まず親指の関節を30度曲げて……”なんて思いませんよね。それと同じで、直感的に引くだけで勝手に手前にある物に巻き付くという構造なんです」

これまで、業界ではロボットの指は人間が設計した通り、1ミリ単位で精密に動くものという先入観があったと深谷氏は話す。それによって制御が複雑になっていった。しかし、過程はどうあれ、最終的に物を掴むことができればいいはず。こう考えて仕組みをシンプルにしたことで開発に成功した。

「人差し指と中指だけで、薬指と小指はねじれないんです。物を持つときに親指と人差し指・中指を使うことが多いから、ここだけ進化したのでしょうね。いままで見てきた解剖学の文献には載っていなかった発見でした」

解剖学や人間工学といった分野も横断しながら、深谷氏は少しずつロボットハンドを人の手に近づけている。

“からくり”を応用した3種類のロボットハンド

本研究の枠組みは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業において、ダブル技研と共に行っている。3者は今年1月、“からくり”を応用したロボットハンドを3種類発表した。「F-hand」「New D-hand」「オリガミハンド」だ。

「F-hand」は、人間の手の構造や大きさを模倣した5本指のロボットハンド。前述した果物や工具のほか、ストローなどの細いもの、3kg程度の荷物も持つことができる。

用途として想定しているのは、農作物の収穫や食品工場での箱詰めなど。将来的には、インフラ関係の設備メンテナンス、建築現場での施工、災害現場など危険を伴う場所での作業、家事ロボットとしての食器洗いや掃除などを代替していくことを見込んでいるという。

「New D-hand」は、前述の“からくり”、協調リンク機構を持つ指を3本にすることで「F-hand」とは違った特徴を持たせた産業用ロボットハンド。より大きくて重い物を掴むことができるのが特徴だ。物流・製造業における搬送、組み立て、加工工程等に適していて、既にダブル技研を通じて自動車メーカーや研究所などで使用されている。

金属でできた上記2つのロボットハンドと違い、「オリガミハンド」はその名の通り一枚の紙でできたロボットハンドだ。レーザーカッターで切り出した紙を折り曲げてのり付けするだけの簡単な構造で、つまみを引くと指が曲がる。

鮭やコロッケなど傷つきやすいものを優しく掴める上、金属部品などの異物混入リスクがないため、弁当の具材詰めなどに向いている。縮小・拡大印刷するだけでさまざまなサイズになり、プラスチック段ボールに印刷し強度を増すことも可能。安価で使い捨てができるので、介護ロボや手術ロボなど衛生が求められる現場での活用も期待されている。

なお、「半分、青い。」に登場したピアノを弾くロボットハンドは、「F-hand」を応用し、見た目を昭和55年に開発されたロボットWABOT-2に似せて製作したもの。実際のWABOT-2は指先でタンタンタンと力強くピアノを弾くというが、番組制作スタッフからの「ヒロインの幼なじみが夢を見つけるシーンだから、ドラマチックにしたい」という要望を受け、ロボット的になりすぎないよう、柔らかく滑らかに演奏したという。F-handが人の手に近い構造を持っているからこそ可能になった演奏だ。

後編につづく

深谷 直樹
東京都立産業技術高等専門学校荒川キャンパスものづくり工学科医療福祉工学コース准教授。工学博士。ものづくりを中心とした医療福祉・ロボット関連の研究を行う。

東京オリンピック・パラリンピックのチケット抽選申込受付も始まり、開催までいよいよか、とカウントダウンを感じられるようになった。そんななか、近年ではスポーツ観戦の楽しみ方が多様化し、最新テクノロジーによる全く新しい体験が新機軸として注目を集めている。NTTドコモは、2017年にスマートライフ推進部にスポーツ＆ライブビジネス推進室を発足し、スポーツやエンタテイメントの領域を市場として広げる施策に取り組んでいる。AR、VR など HERO X ではすでにお馴染みとなった最新技術は、スポーツ観戦でどのように取り入れられ、どんなシナジーが生み出されるのか。同部署の企画開発担当部長 滝澤 暢氏に話を伺った。

高速大容量、低遅延、多端末接続。
5Gの回線だから楽しめる新しいスポーツ体験を提案中

NTTドコモが提供する新しい体験を語る上で欠かせないのが、2020年に本格的にサービス開始予定の5G (第5世代移動通信システム)。すでに米国と韓国では商用化が始まっており、環境次第では、現行 (4G）の何十倍もの伝送速度が出せると言われている。

「5Gで実現するのは高速大容量、低遅延、多端末接続。同じエリアでも多くの端末が繋げることで、サービス内容がより豊かになっていくと思われます」（滝澤氏）

同社では、5Gの回線を活用した施策を試験的に行い続けており、2017年12月には、ラグビーチーム・NTTドコモ レッドハリケーンズとNEC グリーンロケッツの試合で実証実験を行った。その際活用された「ARライブ映像視聴システム」は、今後の普及に大きく期待が寄せられている。

「ARライブ映像視聴システム」とは、新しいスポーツ観戦スタイルを提供するシステム。スマートグラス上に投影されているコンテンツを、手の動きで自由な位置に動かしたり、動かしたコンテンツの表示位置に応じて大きさを変えることができる。実証実験では5Gを活用して、高速大容量化とタイムラグのない複数カメラ映像の同時配信を実現し、観戦時、肉眼だけでなく同時に映像や解説、選手情報などのコンテンツを楽しめる環境を構築した。

スタジアムの来場者がスマートグラスを装着すると、中継カメラで撮影したフィードが映し出される。自身が肉眼で見ているものとは違った視点での観戦が同時に楽しめるというわけだ。また、スマートグラスに表示されるのは、生中継映像だけでなく、選手のプロフィールや試合内容を解説するテキストなど、観戦がより充実するコンテンツ群。この表示されるコンテンツをリモコンなどの端末ではなく、手を直感的に動かしながら操作できることもこのシステムの大きな特徴で、これは「空間インターフェース」という同社の特許技術である。

さらに、映像をリプレイすれば、見逃した部分を即時にキャッチアップすることもできて、競技やルールに詳しくなくても観戦を楽しめる仕組みになっており、もし来場者がライトファンだとしても簡単に楽しめそうだ。

「AR技術はラグビーのほかにもバレーボールや水泳などでも実証実験を行っておりますので、スマートグラスに表示するコンテンツがどんなものだったら、その競技をより楽しめるものにできるのかが、今後工夫を加えていくべきところですね。ライブ映像が良いのか、リプレイが良いのか、それとも選手の出した記録が世界記録と比べてどうだったというデータを出すのが良いのか…。競技によって異なる楽しみ方を見出していきたいです。

また、映像が突然目の前に現れてはびっくりするでしょうから、ユーザーが希望するタイミングで表示できるとか、邪魔にならない見せ方についても、これから工夫が必要になるはずです」（滝澤氏）

フェンシングにおける日本人初のメダリスト、太田雄貴選手とリオ2016パラリンピック女子車いすフェンシング金メダリストであるベアトリーチェ・マリア・ヴィオ選手のエキシビションマッチでは、複数台のカメラで様々な視点から撮影した映像を、東京スカイツリー スカイアリーナにある多様なモニターに同時に伝送して映し出し、まるでその場でフェンシングの試合が行われているかのようなマルチアングルでの観戦を提案した。

特設のタッチパネルで、観たいアングルの映像を自由にスイッチングしながら観戦を楽しむという、来場者にとっても新たな視聴体験となったこの施策は同社のプロジェクト「FUTURE-EXPERIMENT」でもフィーチャーされている。

 会場と観客、観客同士、会場とまた別の会場…
数万人が一斉に繋がることで新たな楽しみ方が生まれる

NTTグループの最先端通信テクノロジーを活用してスポーツやライブなどエンタテインメント全般の新体験を追求する本プロジェクトの最新事例は、2018年の年末に横浜アリーナで開催されたPerfumeのライブ。NTTドコモとPerfumeがコラボレーションしたスペシャルコンテンツ「FUTURE-EXPERIMENT VOL.04　その瞬間を共有せよ。」だ。

観客のスマートフォンからアンケートの回答を集め、リアルタイムでステージ上モニターに反映、Perfumeがその場で書いたメッセージを観客のスマートフォンにリアルタイムで届けるという、双方向のコミュニケーションを実現したこの日のライブにもやはり「5G」と高効率Wi-Fiの存在があった。

「通信でステージ上のアーティストと観客が繋がっていることを前提とした企画ですから、多端末の接続に対応している必要があります。ただ、現状では、イベントの様子をSNSにアップするだけでも接続が快適なところと、そうでない場所があります。ステージと観客、観客同士、またひとつの会場と異なる会場など、何万人もの端末を一斉に繋ぐことが可能になれば、会場でも自宅でもない場所、たとえばパブリックビューイングやライブビューイングでの楽しみ方を広げていけるのではないかと思っています」（滝澤氏）

 ARやVRが人間の目の感覚に追いつくのはまだ先。
技術とコンテンツのブラッシュアップに期待

いくつものトライアルを重ね、サービスのブラッシュアップは今後も続きそうだが、すでに体験してみたユーザーからはどのような反応が返ってきているのだろうか。これからARスポーツ観戦をしてみたい！という人にとっても気になるポイントだろう。

「概ね高評価をいただいていますが、実際にいくつか課題はあります。ARのスマートグラスにしても、全く装着感がないとまではいかず、重さや視野角などデバイスについての意見もあります。スタジアムのどの位置で観戦するかにもよるのですが、太陽の方向を向いた状態でスマートグラスを装着していると、その上に半透明の映像が重なると、眩しさや見えづらさを感じてしまうこともあり、画質や明るさについてはこれからの課題だと考えています。

一方、目で見るだけや数字の情報だけでは分からなかったものが、ARグラスに映し出すことで体感できるようになり、これまでは不可能だったことが可能になってきているということもあります。とはいえ、実際見ているもののほうが鮮明で綺麗ですから、グラスによってさらに体験価値を上げることができるように、今後も技術、コンテンツ面もさらに精度を高めていきたいと思います」（滝澤氏）

5Gのサービス開始と、東京オリンピック・パラリンピックを控える2020年が、テクノロジーのエポックイヤーとなることは間違いなさそうだ。

あと1年で、どれだけ技術が進歩するのか追っていきたい。