豊橋技術科学大学

日常における人同士の何気ない興隆の中で交わされる小さな気づかない「社会的刺激」。それらを観測、分析するシステムを構築し、実際の街中や環境においてロボットがそれを用いることで何が起こるかを明らかにする「ヒト対ロボットのコミュニケーション」の研究をされている豊橋技術科学大学助教、日本ロボット学会所属、林様にお話を伺いました。3DプリントサービスのPA12を利用し、ロボットの見た目が洗練された事で、研究の幅が広がった事例についてご紹介致します。

プロフィール

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

林 宏太郎(はやし こうたろう)
豊橋技術科学大学 情報・知能工学系
行動知能システム学研究室 | 三浦研究室
ジェミノイドを開発した石黒教授のもと大阪大学卒業後、奈良先端科学技術大学院大学で博士号を取得。在学中よりATR(国際電気通信基礎技術研究所)でHRI(ヒューマンロボットインタラクション)の研究を開始。その後東京農工大学で特任教授としてロボット設計の研究を行い、現在豊橋技術科学大学において機械学習なども用いた社会的刺激の研究を行っている。

川岸 孝輔(かわぎし こうすけ)
DMM.make 3Dプリント部門部長。メーカーで製品企画から外装設計、電子回路設計、コーディングとマルチエンジニアとして勤務し、数々の商品を世に送り出した経歴をもつ。3Dプリントを利用した設計製造に新たな可能性を感じDMMに入社しシニアエンジニアを務めた後にサービスデザインの統括責任者となる。

DMM.make 3Dプリント 筧 春輝(かけひ はるき)

筧 春輝(かけひ はるき)
DMM.make 3Dプリント事業部 チーフモデラー。 大学卒業後DMMに入社し、3Dプリントサービス発足初期よりメンバーとして携わる。 現在は3Dプリント技術のマルチエンジニアとして、各種3Dプリンターのオペレーションをはじめ、3Dプリントのコンサルティングや3Dデータ作成などの業務に従事。

ヒト対ロボット、ロボットのベストなデザインについて研究

川岸:
DMMの川岸と申します。

筧:
同じくDMMの筧と申します。よろしくお願いします。

林様:
よろしくお願いします。

— どのような研究をされているのかをお聞かせください。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

林様:
豊橋技術科学大学でロボットと人のコミュニケーションについて研究をしております。

人とロボットがコミュニケーションする際に、ロボットはどういうデザインでないといけないかという事について、認知科学の分野から情報を引っ張ってきて、それをロボットに実装してみて、人同士のコミュニケーションがロボットでも通用するかを研究しています。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
コグニティブ(Cognitive)分野というところで、ハードの部分もソフトの部分も含めて研究されているという事でしょうか?

林様:
既存のモノを可能な限り買うようにはしているのですが、ないモノが大変多いので、そこは自分で作るようにしています。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
ソフトの部分では、どういったことをされているのでしょうか?

林様:
ソフトの部分では、ロボットを実際にセンシングした結果を反映して動かすのを、一般的なロボットオペレーティングシステム(ROS)というミドルウエアを使って、開発しています。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
Pepperのように人型のロボットや、GROOVE Xが作っているペット型のロボットもあると思いますが、対ヒトとしてコミュニケーションが出来るロボットを作っているのでしょうか?

林様:
どちらかというと、対ヒトとしてのコミュニケーションの理想像はアンドロイドになってしまいますが、そこまで要らないというか、その格好はむしろこのタスクでは使えないという事も多いです。

例えば、工場の現場で一緒に働いたり。一体、どれぐらいの人らしさを保持すべきかはまるで研究は進んでいない状態なので。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
そうなると、見極めが行えるロボットについての研究をされているというイメージでしょうか?

林様:
そうですね。例えば、本当は必要ないと思ってオミットした機能が実は、もの凄く重要だったということが有り得ると思いますので。

そうなると、オミットしたことで、ロボットはあまり使えないという変な評価になるのは避けたいので、どういうものが要るかを認知科学の知見などを利用しつつ、実装したり、付けたり足したりしていくことをしています。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

筧:
こちらのお写真にあるロボットはどういう用途で使われるモノでしょうか?

作業ロボットは「目」があることによって作業効率が向上する可能性

林様:
大雑把に人らしさが影響するモノを社会的刺激と呼びますが、社会的刺激で一番インパクトが大きいのは「目」だろうということになりまして。「目」が与える影響から研究していこうと、今はなっています。腕を足したりはしていますが。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

林様:
最近、流行りつつありますが、工場の共同作業ロボットに、実は「目」が要るのではないかという話はちらほら出ていまして。

実際に人型のロボットの目のような、あそこまで人型ではないのですが、腕のタイプのロボットに頭を付けて、目を付けてみたら、共同作業にどういう影響が出るのかという話をしようとしています。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
「目は口ほどに物を言う」ではないですけど、目から取り入れられる情報があるという事でしょうか?

林様:
そうですね。ジョイントアテンションや、ジョイントアクションの分野とよく言われますが、行動に先行して目が動くんですよね。だから、「目」で相手にこういうことをしようとしている意図をなんとなく伝えているんですよ。

という事が明らかになれば、「目」があることによって作業効率が向上するとも言えるのかなと考えています。

川岸:
すごく面白いですね。

筧:
ロボット自体が働くためというよりか、共同で作業をするために円滑さをどれだけ求められるかという研究なんですね。

林様:
共同作業の円滑さというよりも、相手の事を理解しやすくするという事で、相手に自分の事を理解させやすくするという事です。

だから、最終的には、奈良の餅つきの二人名人がいますが、あの二人みたいにほとんど視線を交わさないで、腕だけで何とかなるようになると思います。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

それまでには、自分の意図はこうだからというのを「目」で相手に伝えて、だんだん一体化していく流れがあるんじゃないかっていうのが、最近、認知科学の分野で言われている部分ですね。

それによって、自分のエリアが他人のエリアに侵食していって、まるで一つのモノみたいになっていくモードがあるという事が言われています。

— 3Dプリントの技術が使われているのは、ロボットのどの部分になりますか?

林様:
目の付いている頭の部分ですね。これは、Sciurus(シューラス)というアールティ社製のロボットなのですが、頭部の部分のCADをこちらでいじって、DMM.makeの3Dプリンター 出力サービスに依頼して作ってもらったモノです。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

筧:
目の部分であったり、口の辺りのデプスカメラであったり、そういう部分のマウントを編集されているという事でしょうか?

林様:
ほぼ丸々、形状自体は別物になっていると思います。

ロボットの改造をスムーズかつ美しくする事が可能に

— 3Dプリンターを導入する前は、どのような工法を使われていたのでしょうか?

筧:
3Dプリンターを導入する前は試作というか、造形にはどういう技術を使われていましたか?

林様:
ここまで複雑なモノは、作ってないですね。良くて、アルミフレームにジグを乗せてやるというので。うちの研究室だとありがちだったのは、テープで付けるのが一番メジャーでした。

筧:
では、ここまでデザインの整ったモノを作れるようになったのは、3Dプリンターが導入されたお陰というところもありますか?

林様:
簡単にCADで作れますからね。ネット空間にもフリーのモノがありますので、それを利用すれば少なくとも、アルミフレーム全開でやるならまだましで。養生テープばりばりに付いているのは避けられますね。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

筧:
導入前の工法の課題としては、アルミフレームに直接テープで貼らなければいけないというところだと思いますが、それが解決されたという事でしょうか?

林様:
既存のロボットを改造しやすくはなりましたよね、間違いなく。

筧:
胴体の部分は既存のロボットをそのまま使われているのでしょうか?

林様:
首から下は既存です。

— 3Dプリントサービスの導入のきっかけはなんでしょうか?

筧:
3Dプリントサービスを導入する経緯をお聞かせ頂くことは出来ますでしょうか?

林様:
簡単に言えば、見積もりがすぐ欲しかったんですね。どれぐらい掛かるかなというので。
大体のところは、1、2回、STLファイルを送らないといけないんですけれども、DMM.makeの3Dプリンター 出力サービスはもうアップロードしたら、そのまま材料ごとに見積もりが出るので、そういう意味でまず最初に見させて頂きました。

筧:
他社の3Dプリントサービスとの比較もされていたということでしょうか?

林様:
一応、後で見積もりもらったんですけど、やっぱり機械を買って印刷していることに変わりはないので、あんまり値段が変わらないなという印象でした。

筧:
では、DMM.makeの3Dプリンター 出力サービスを選択して頂いたきっかけは、見積もりのスピード感ということですかね?

林様:
見積もりが簡単に出来るというのが、非常に良かったです。それに、1回アップロードすれば、出来ないよという事も言ってくれるので、助かります。

筧:
Webにアップロードして頂いて、その後、問い合わせて見積書を発行して、発注して頂いているという流れですか?

林様:
そうですね。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
ちなみに、国内も海外も、当社の競合他社での見積もりを試してみたのでしょうか?

林様:
中国は安いです。ただ、掛け売りが出来ないので。

川岸:
売掛金ベースで対応したいので、比較的高くても日本のサービスを使いたいという事でしょうか?

林様:
そうですね。既存の物品を買うのであれば、購入代行に頼むんですけども。こういう造形物になると、代行に頼むと話がややこしくなってしまうので。実はここが出来ないという話のやり取りも、こちらが向こうに渡す時に、海外だと混乱するんですよね。

川岸:
海外のサービスは、使われたこともないという事ですか?

林様:
立て替えでやった事はあります。

川岸:
品質的にはどうでしたか? あまり変わりなかったでしょうか?

林様:
中国も機械を買って印刷しているだけなので、あえて言うなら輸送の時間が掛かるというところだけですかね。

川岸:
3Dプリンターの造形は、クオリティーがばらつくんですよね。ただ機械を買って作るだけではなくて、実は深い知識が必要だったりするので、中国製のモノと同じなのか、まだ把握していなかったんですよ。

ただ、国内と海外とで、クオリティーの差があるという事が聞こえてきているので、もし、そういう事が見えていたら、お伺い出来たらと思った次第です。

林様:
あまり数多く中国製の3Dプリント会社には頼んでいないのですが、知り合いの会社さんが懇意にしている中国のプリント会社の試作を見る限りは、そこまで悪いモノではなかったです。会社によるんでしょうね。ただ、結構安くて、いい造形をするところもあるみたいです。

川岸:
そうなんですね。ありがとうございます。

PA12の硬度によって消耗性を解消した

— 3Dプリンター導入後、どのような変化がありましたか?

筧:
3Dプリンターの導入後、どういった変化がありましたでしょうか?

林様:
まず、割と硬い素材のPA12というサービスがないと、ABSやプラでしか作れないので、例えば、リンク構造で引っ張る時に、ABSやプラだと使っているうちに壊れるんですよね。ところが、PA12だと硬度が十分にあるので、予備を作っておく手間がなくなりました。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

筧:
消耗性が改善されたということですかね?

林様:
そうですね。引っ張り強さがある部品なので。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

筧:
恐らく、ABSやPLAはFDMのプリンター、押出積層タイプで作られていたかと思います。

林様:
そうです。

筧:
その場合、細い線を積み重ねて作っているので、特定の方向に弱くなってしまうんですね。PA12は粉末にエージェントと呼ばれる凝結材を充填させて作るので、そういう異方性が出づらい部分があります。そういう意味で、材料の強度もABSより上ですし、強度面ではかなりいいと思います。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

林様:
こういうロボット系の部品であると、細かいリンク構造が必要になってくる場合、他愛のない支えになるような部品がボッキリ壊れると困ることが多いんですよね。

コンパクトにしないといけないけど壊れると困るので、その部分をプリンターでカバーできるのは良かったと思います。でなかったら、アルミで工夫して作らないといけなかったので。

筧:
寸法精度という面ではいかがでしょうか?

林様:
少しきつめに作って削るということをしています。3Dプリンター自体に、そんなに寸法精度を求めていないので。なので、要素的には膨らむ感じで考えてちょうどいいぐらいの感覚になっています。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

筧:
粉末系に関しては、その通りですね。造形した後に、造形物の中に熱がこもっているので、1日ぐらい冷却しておいて、ゆっくり熱を冷まさないと変形してしまいます。

3Dプリンター自体の精度は、レーザーの照射によって少し膨らむところもあるんですけれど、造形後の冷却によって多少変形もあるので、寸法精度はあまりキッチリ出ないとは思います。

林様:
そうですね。PA12を使っている限りは、寸法精度が変だったことはほぼないです。

筧:
それでは、微妙なすり合わせぐらいでお使い頂ける感じでしょうか?

林様:
はい。軸受に対して、少しスカッとなっちゃったなというのは、たまにありますけど、それはそういうものだと思いますので。

PA12で球面状の部品を美しく造形可能に

林様:
あとは、球面状の部品では、PA12を研磨して、さらに色を塗ったモノなので、一見わかりにくいと思うんですけど、これをABSで作ると積層構造なので、きれいに球面状にはなってくれないんですよね。というところが非常にきれいになったので、良かったです。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

筧:
PA12は結構研磨が大変だったかと思いますが、どのように加工されたのでしょうか?

林様:
ABSの積層構造でガタガタになっているのを削りきるのと、PA12を削りきるのとでは、手間はそんなに変わらないを思います。

筧:
そうなんですね。では、ヤスリなどで手で磨いたという事でしょうか?

林様:
私は、研磨機を使っていますが、紙やすりを研磨機の上に付けて削る感じです。確かに手で削るのは大変です。それは間違いないです。

筧:
そうですね。塗装の案件も弊社で受ける事が多いんですけれど、やっぱり滑らかな面を得ようとすると、先にナイロンに対してコーティングをして、そのコーティング層を磨くという過程をしないといけないので、結構大変だなと思っていて。

そういったところの上手い解決法があるのかなと思ってお聞きしました。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

— モノづくり業界に対して、今後期待されている事はどういったことでしょうか?

林様:
できれば、様々な製品などのフリー化を進めてもらいたくて。全部がフリーではなくてもいいんですけど、CADデータぐらいは全部出してほしいと思います。

製品のCADデータがないとか、サーボモータのCADデータがないとか、そういう事がざらにあるので、それが途端に、製品として購入候補から外すという事が結構あるんですよ。

筧:
フリー化というか、製品データのオープンソース化ですよね。

林様:
そうですね。

川岸:
今、M社が在庫の中から全部ではないのですが、CADデータをオープンにしていると思うんですけれど。

お使いになっているCAD次第だと思うんですけれど、汎用部品であればCADの中でもデータベースを持っているケースが結構あると思います。それらを活用してモノを作られているという事でしょうか?

林様:
そうですね。何もかもをゼロから作れるタイプの研究室も多いんですけども。そういうタイプだと気にしないと思うんですけど、私はそういう研究者ではないので。やっぱり既存のモノで済むなら既存のモノで済ませたいんですよね。

そうすると、何か買うにしてもCADデータがないという途端に、設計が怪しくなってくるので。

川岸:
ちなみに、そういうフリーのデータは一部どこからかダウンロードしてお使いだと思いますが、どういったサイトを使われていますか?

林様:
まず、M社もそうですけど、FreeCADというところで、海外系の誰かが作ったデータが上がっていたり、メーカーがそもそもCADデータをそこに上げていたりするところがあるんですけども、そういうところで拾っています。

川岸:
CADソフトは何を使われていますか?

林様:
Fusion 360ですね。

川岸:
なるほど。Fusionは確かにそういうデータベースがないので、フリーのダウンロードサイトから落としてくる方が手っ取り早いかもしれないですね。

あと今、世の中に出ている中だと、GrabCADからもダウンロード出来ると思いますし、Thingiverseもお使いになれると思います。

筧:
弊社の3Dプリントサービスに対して、今後期待されている事やこういったサービスがあると嬉しいということをお聞かせ頂きたいのですが、いかがでしょうか。

林様:
樹脂関係はこのまま続けて頂きたいのですが、私は試作が多いので、ナイロン系でいいと思いますし、塗装も頼みたいですし。3Dプリントとはまた別なんですけど、例えば樹脂を切削するサービスを始めてくれたらいいのになとは思いますね。

川岸:
承知致しました。ありがとうございます。

林様:
ジュラコンなどの樹脂を板で買うまでもないようなモノを、ちょっと頼みたい時があるので。

筧:
ちょっとした部品という事ですかね。

林様:
はい。

川岸:
承知しました。ありがとうございます。

ヒトの「無意識」からロボットに対する感情を変えていきたい

— 今行われている研究について、アピールをお願いします。

筧:
最後になりますが、3Dプリントサービスを活用頂いて、今の研究内容や今作られているデバイスについて、この場でアピールをして頂けたらなと思います。

林様:
わかりました。今メインに作っているモノは2つありますが、人と共同でモノを片付けていく作業をする際に、視線があればどうなるかという事を見たくて付けたんですけど。

3Dプリントサービスがなかったら、普通のバージョンの時の顔とちゃんと比較出来ない見た目になってしまっていたので、プリントサービスがあって、大変助かりました。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
今、ジョイントアテンション、共同注意について研究を進められていると思いますが、そこの評価は既に行われているのでしょうか。

林様:
いや、今実装をしているところなので、ジョイントアテンションはちょっとだけ進んだみたいな形があるのは次に説明するので、今の話は、実装中という事です。なので、まだ何とも言えないところです。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
では、作って、これから先、評価を行うというステータスですかね?

林様:
そうですね。

川岸:
ありがとうございます。

林様:
なにせ2020年10月にやっと安定した感じなので。

川岸:
機械部分がようやく安定して、これから評価実験に入れるというところなんですかね?

林様:
そうですね。割と大変で、あちこち引っ掛かったり、振動したりと、色々あったので。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
そうなんですね。ありがとうございます。

筧:
ありがとうございます。もう1点についてはいかがですか?

林様:
元々これは、前にルンバの頭にディスプレイの顔を付けて、ジョイントアテンションがあったら人の共同作業はどう変化するかという事を見ようとしていた話があって。実際に目を作ってみようとなって、作ったのがそうです。

可能な限り、リアルな人の目を表現しました。人の目とほとんど同じスピードで動く事が出来ます。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

川岸:
すごいですね。スピードも人の目と同じという事ですが、大体どれぐらいのスピードで動くものなんですか?

林様:
人の目の運動がほぼ実現可能で、自然かどうかは実装次第なんですが、それを利用して共同で心理実験を行う事によって、人の潜在的な意識というものが相手によってるぐらいは確認できるかなという事が今のところの状況です。

今からやろうとしているのは、目に腕が付いたり、顔の上下といった変化によって、多分変わってくるだろうなという事は、なんとなく予備実験でわかったので、それを検証しているところです。

ヒト対ロボットの最先端コミュニケーション研究、3Dプリンターで実現可能となった事例紹介

筧:
ありがとうございます。

林様:
わかりにくいと思いますが、すみません。

川岸:
すごく興味を持って聞かせて頂きました。ありがとうございます。

筧:
ジョイントアテンションについて、普段、無意識にしている事なので、改めてお話しされると、確かにそういう動きや認知をしているなと思うので、すごく興味深いお話しでした。

林様:
一緒に作業をしている条件と、ただ見ているという条件で比べると、ロボットが同じ動きをしているのに、被験者の人が僕のこと見ていましたよねという、受け取り方が違ったみたいな事がありまして。

全く同じ動きなのに、こういう事だよといわれた途端に、人の意識は変わるという事はあるので。無意識のところからロボットに対する感情を変えていけたらなと思っています。

川岸、筧:
ありがとうございます。

筧:
質問は以上です。お忙しいところ、ありがとうございました。

林様:
こちらこそありがとうございました。



今回のケースでは、工場の共同作業ロボットの造形素材にPA12を利用して、硬度によって消耗性を解消し、球面を美しく再現した事例についてご紹介頂きました。

マスプロダクションサービスでは試作品造形・検証から最終製品の量産、そしてプリンターの導入まで企業様をサポートするサービスをご提案させていただきます。

3Dプリンターの導入についてなどご質問・ご要望がございましたらお気軽にお問い合わせください。