教示レスで弁当配膳などにロボット活用、音声認識やARで調整時間を10分の1に：産業用ロボット（1/2 ページ）

[三島一孝，MONOist]

　三菱電機は2022年2月28日、高精度な音声認識技術や多関節ロボットの最適化によりティーチング（教示）の負荷を大きく低減した形で動作プログラミングを自動生成する複合技術「ティーチングレスロボットシステム技術」の開発を発表した。ロボット活用のハードルを下げることで、従来ロボットが使われてこなかった食品工場などでの用途拡大を狙う。

「ティーチングレスロボットシステム技術」の動作イメージ［クリックで拡大］ 出所：三菱電機

ロボット活用のハードルを下げる複合技術を開発

　人手不足やコロナ禍によるソーシャルディスタンス確保などから、工場内でのロボット活用へのニーズが高まっている。しかし、ロボットの操作や動作プログラムの生成など、ロボットを活用するために必要な準備は専門技術者以外には難しい。また、ロボットシステムの立ち上げ調整や品種切り替えにも時間が必要になる。さらにシステム構築を行っても、条件によっては人の作業の方が速い場合が多く、費用対効果の問題が問われる場合がある。

　三菱電機ではこれらを解決し、ロボット導入を広げるさまざまな技術開発を推進している。今回は従来ロボットの活用があまり進んでいない食品製造業をイメージし、こうした環境でも簡単にロボットの活用が行える技術を組み合わせ、「ティーチングレスロボットシステム技術」として紹介した。

　これらの技術を活用することで、作業前に3次元ビジョンセンサーでロボット周辺を撮影して3Dモデルを構築し、音声などの直感的な指示をロボットに与えるだけで自動で動作プログラムを生成できるようになる。また、自動最適化技術を組み合わせることで、最適な動作を高速に設定でき、人の動作に迫る生産性を実現できる。

　開発した技術は大きく分けると「プログラム生成・調整容易化」「ロボット動作の自動高速化」に関するものだ。

誰でも簡単にロボットシステムの立ち上げ調整を可能に

　「プログラム生成・調整容易化」に関する技術は、誰でも簡単にロボットシステムの立ち上げ調整を可能とするものだ。3次元ビジョンセンサーによる環境認識関連技術、簡単に操作ができるユーザーインタフェース（UI）、音声でロボットに作業指示を行える音声認識技術、干渉判定を視覚的に表現できるAR（拡張現実）活用などで構成されている。

　3次元ビジョンセンサーによる環境認識技術は、撮影データからロボットの周辺環境の3次元モデルを生成する技術である。3次元モデルの簡略化やデータの軽量化により、ハードウェアに高い処理能力がなくても活用可能としている。操作画面での周囲環境表示や軌道生成時の干渉判定用の環境データとして活用できる。

　構築したモデルを基に、必要最小限の項目の指定でロボット教示を可能とする簡単操作UIの開発も行った。「これ」を「どこ」に「何個」というようにモデル上の場所をタッチ操作で選び、個数や動作を選択するだけで、動作プログラムの生成を可能としている。さらに、作業指示完了後にAR上でロボットの動きの確認を行える。AR技術は、エッジ形状を活用した業界初のマーカーレスAR初期位置合わせ手法を採用し、リアルタイムで物体との干渉判定が可能だ。

簡単なユーザーインタフェースの実現［クリックで拡大］ 出所：三菱電機

　音声認識でロボットへの作業指示を行えるようにした技術は「産業用ロボットメーカーが提供する作業指示手法においては業界初」（三菱電機）としている。この音声認識技術は2つのAI（人工知能）技術の組み合わせで実現している。1つは、産業用ロボットを使用する環境を考慮し騒音を抑制するものだ。ロボット動作音などの騒音を低遅延（0.2秒）で効率的に抑圧し、騒音抑制を考慮した音響モデルの併用により低遅延で高精度の認識を実現している。

　もう1つが、意図理解技術である。事前に機械学習により構築した意図理解モデルにより、音声で入力した自然言語の意図を推定し、さらにロボットへの作業指示の内容を推定する。これにより、「キャベツの右」などの相対位置指定や「少し上」などのあいまいな位置指定への対応も可能としている。

2つの音声認識技術。騒音抑制技術（左）と意図理解技術（右）の構成［クリックで拡大］ 出所：三菱電機