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早稲田大学の人間共存ロボット開発プロジェクトがPTC(R) Pro/ENGINEER(R)を活用

早稲田大学菅野研究室の「TWENDY-ONE」プロジェクトにおいてPro/ENGINEERのケーブリング機能が難題を解決

【2008年12月16日】PTC(本社:米国マサチューセッツ州、Nasdaq: PMTC、社長兼CEO:リチャード・ハリソン)の日本法人、PTCジャパン株式会社(本社:東京都新宿区、社長:井上 公夫)は、早稲田大学菅野研究室の人間共存ロボット開発においてPTCの3次元CAD/CAM/CAEソフトウェアPro/ENGINEERが主軸設計ツールとして採用され、難題とされていたロボット関節部におけるケーブルの搭載設計に大きな役割を果たしたことを発表しました。

この人間共存ロボットは「TWENDY-ONE」と呼ばれ、同研究室(担当教授:菅野重樹教授 早稲田大学 創造理工学部 総合機械工学科)と民間企業の協力によって研究開発されました。菅野教授は腕や指先など、マニピュレータ分野の研究で知られ、1999年に開発されたWENDY (Waseda Engineering Designed sYmbiont)は、人の指先形状を模した巧みなハンドのプロトタイプを有し、世界で始めて卵をきれいに割ることに成功しました。今回の「TWENDY-ONE」はその「WENDY」の技術をベースに、設計にはPro/ENGINEERが全面的に導入され、介助などの実用を目指して研究開発された次世代プロトタイプになります。


今回の開発設計で難題とされたケーブルの搭載に関しては、ケーブルの特性をパラメータとして設定できるPro/ENGINEERのPiping and Cabling Extensionが採用され、最適なケーブリングを自動で行うことが可能になりました。ロボット開発では機能強化に伴いアクチュエータやセンサ数が増えてケーブル本数が増加し、またアクチュエータ出力を上げるとケーブルが太くなるため、高機能なロボットほどケーブル処理が設計上のハードルとなります。「TWENDY-ONE」は全身に多数のアクチュエータ、センサを搭載しているため、多くのケーブルを持ち、難易度の高い設計が要求されますが、Pro/ENGINEERのケーブリング機能により経路上の必要ポイントを指定するだけで、変更に適宜連動した正確なケーブルのルーティングを生成することができました。


このPro/ENGINEERのPiping and Cabling Extensionについて、菅野重樹教授は次のように述べています。「人間と共存するロボットの外殻は、その形状、材質が重要となります。人や環境と接触する際に、危害を加えてはならないからです。また親和性といった観点からも外観は重要です。このため、多数のケーブルが露出していることは機能上大きな問題となります。よって、ケーブルを筐体内部に収納する必要があります。更に、各関節部の可動域を妨げないよう、コンパクトに収納しなければなりません。このような設計を行う際には、モデル上に新たにケーブルモデルを作らなければなりません。これはパイピングでもソリッドでもできますが、Pro/ENGINEERのケーブリング機能を使えば、ケーブルの特性をモデルに持たせることができ、ケーブルの状態を見ながら設計が行えます」。


また菅野研究室の植村 洋平氏(総合機械工学専攻 修士2年)は、「メカ部分の変更に連動してケーブルルートも変更された際に、ケーブルが収納スペース外に飛び出してしまう場合がありますが、Pro/ENGINEERではその状況を瞬時に把握できます。基板の向きや位置、相対位置関係などを確認しながら機械設計とケーブリングを並行して進めていくことができます。長さも正確に把握できるので、ケーブルの発注が精度よく行えるようになりました。実際、注文したケーブルを組み付けてみると、CADと同じようにほとんど誤差なく設計通りにきれいに収まるので、これは大変感動的でした」と述べています。


PTCプロダクトマネジメント部門シニアバイスプレジデントのマイケル・キャンベル(Michael Campbell)は、次のように述べています。「Pro/ENGINEER Piping and Cabling Extension は、操作性の向上と配線設計機能の充実を目指し、長年にわたる機能強化で磨き上げてきた製品です。ケーブルの特性をパラメータとしてモデルに設定することで、変更にも自在に連動し、ケーブリングとメカニズム設計をシームレスに進めることができます。今回の早稲田大学菅野研究室の「TWENDY-ONE」プロジェクトではその機能が十分に活用され、斬新なヒューマノイド開発につながりました」。



* 「TWENDY-ONE」の画像データは以下URLをご覧ください。
■人間共存ロボット TWENDY-ONE
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■受動柔軟性を備えた手腕部
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■蝕知覚機能を有する人間形多指ハンド
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■コントローラを収納するバックパック
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■多指協調による巧みなストローの操り
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■調理支援のためのキッチンツール操作
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「TWENDY-ONE」について
1999年発表の「WENDY(Waseda Engineering Designed sYmbiont)」を前身とし、介助など人間共存環境での実用をめざすヒューマノイドロボット(身長146.7 cm、体重111kg)。早稲田大学 創造理工学部 総合機械工学科 菅野重樹教授の指導の下、2000年12月より開発が進められる。毎年、15名ほどの学生がプロジェクトに参加し、2007年11月にプロトタイプの開発を完了。手や指先などのマニピュレータをはじめ、多彩なシステムを高レベルでインテグレートしたロボットとしては世界最高峰。夢をもって技術を学び、ものづくりのセンスを磨くという意味で、教育的見地からも注目を集める。
「TWENDY-ONE」についてのWebサイト:リンク


早稲田大学について
1882年に大隈 重信によって創設され、今年で125周年を迎える日本国内でトップレベルの私立大学。16学部、23大学院研究科、2付属高校、芸術学校等をはじめ、図書館、付属研究所、研究センター他を有する総合大学で、高い知名度を誇る。正規学生・生徒数は約5万人、卒業生は約50万人におよぶ。海外76ヶ国387にのぼる大学および教育機関と協定し、グローバル教育の推進にも注力するほか、スポーツでも国内大学トップクラスの実力を有し、野球やレガッタでは同じく国内屈指の私立大学である慶應義塾大学との「早慶戦」、ラグビーでは明治大学との「早明戦」が伝統の一戦としてメディアの注目を集めている。


PTCの学校教育分野向けプログラムについて
PTCの学校教育分野向けプログラムは、次世代の技術分野における成功を支援する、教育者向けのソリューションです。PTCは中等教育から大学教育にいたる世界中の教育者にソフトウェアを提供することで、最良の製品開発における教育を学生に提供しています。学校教育分野向けプログラムは、伸び続ける設計者志望の学生数に備え、批判的思考法や多次元的な問題解決のスキルを向上させる近年の技術リテラシーの傾向に準じたプログラムです。


PTCについて
PTC(Nasdaq: PMTC)は米国マサチューセッツ州に本社を置くソフトウェア企業。製品ライフサイクル管理(PLM)、コンテンツ管理、エンタープライズ・パブリッシングなどのソフトウェアソリューションを世界50,000社以上の企業に提供。そのソフトウェア製品とサービスは製造業をはじめとして、出版、サービス、ライフサイエンス、公共機関など多彩な産業分野で成果を上げる。米国NASDAQ上場、S&P Midcap 400、Russell 2000に指標登録される。


PTCジャパンについて
米PTCの日本法人(本社:東京都新宿区、社長:井上 公夫)。PLMソリューション製品群「Windchill」、コラボレーション環境に対応した機械系高機能3次元CAD/CAM/CAE「Pro/ENGINEER」、エクスプリシットモデリング/データ管理ソフトウェア「CoCreate」、エンタープライズ・パブリッシング・ソリューション「Arbortext」、技術計算/ドキュメント化支援ソフトウェア「Mathcad」、データ・ビジュアライゼーション・ソフトウェア「ProductView」を販売、併せて製品開発業務プロセス改革コンサルティング、製品教育サービスを提供。1992年3月設立。国内5事業拠点。Webサイト:リンク



* PTCの社名、ロゴマークおよびWindchill、Pro/ENGINEER、CoCreate、Arbortext、Mathcad、ProductViewなどすべてのPTC製品の名称およびロゴマークは、PTC(米国および他国の子会社を含む)の商標または登録商標です。その他、記載している会社名、製品名は、各社の商標または登録商標です。


以上

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http://www.ptc.com
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