生活支援・飛行ロボットの機能設計

生活支援ロボットや飛行ロボットの機能設計とは、利用場面で求められる作業を機能の単位に分解し、それぞれをロボット本体、センサ、サーバのどこで実現するかを決める作業である。設計では、安全性、認証の確実さ、照合や判定の精度を満たすように機能を割り当てることが要点となる。

機能の分解と役割分担の原理

移動作業型ロボットは、物をつかむ、つかんだ状態で移動する、つかんだ物を離すという基本機能を土台にする。在庫管理や配達物受取などの業務機能は、この基本機能の上に組み合わせて実現されるため、基本機能の動作が安定していることが前提になる。

機能を設計するときは、業務の流れを順に追い、各場面で必要となる入力と出力を書き出すと漏れが減る。何を受け取り、何を返すかを明確にすれば、機能どうしの依存関係も見えてくる。

役割分担の原則は、現場での即応が必要な動作はロボット本体に持たせ、大量のデータの照合や蓄積、履歴の管理はサーバに担わせることである。電子メールで届いた伝票番号と配達物の伝票番号との照合を、ロボットではなくサーバで行わせる設計が取り上げられている。このように処理の場所を選ぶ理由を一文で説明できることが、設計問題の基本である。

在庫数量を電子はかりで数える場合は、重量と個数の関係を使って換算する。入庫数を数えた後に対象品1個当たりの重量を求めれば、重量の測定値から個数を割り出せる。計数の作業を重量の計算に置き換える考え方が、この種の機能設計の典型である。

安全性を確保する制御

遠隔操縦機能では、操縦者が正当であるかを操縦中にも確認する必要がある。顔認証を一定の間隔で繰り返すのは、操縦の途中で操縦者が入れ替わる事態や、認証後の不正な操作を防ぐためである。認証は開始時に一度行えば足りるとは限らず、運用上の危険の大きさに応じて繰り返すかどうかを決める。

同じ機体を動かす機能が複数あるときは、機能どうしの優先順位と排他の関係を定める。配達物を受け取っている最中に遠隔操縦を受け付けない制限は、機体の動作が衝突することを防ぐための排他制御である。