家庭用ヒューマノイドロボットNEOが「巧妙な手」を搭載：手は物理世界へのAPIとなるのか？

出典：1X Technologies

整理：Felix, PANews

7月10日、ヒューマノイドロボット会社1X Technologiesは、新世代のNEOヒューマノイドロボットの腱駆動メカニカルアームを発表しました。このアームは25の自由度（DOF）を持ち、人間レベルの巧妙さ、力、安全性、信頼性を実現しています。

この記事は、1X Technologiesの公式紹介に基づき、このメカニカルアームの詳細をお届けします。

メカニカルアームは、ヒューマノイドロボットのハードウェア能力の限界を打破し、データがロボットの性能向上の唯一の障害となることを目指しています。重要な次元で人間の手の性能を超えることで、AIモデルが巧妙さに制約されることがなくなります。NEOロボットは、ほぼ人間の両手が行えるすべてのタスクを実行でき、現実の環境に必要な精度、適応性、柔らかさを備えています。

ヒューマノイドロボットは、両手をAPIとするコンピュータです。

モデル、知覚スタック、脚部は、ロボットが世界に接触する程度を決定します。一方、両手はロボットが何をできるか、何を感知できるか、そしてそれに基づいて開発する開発者が何をできるかを決定します。二本の指を持つヒューマノイドロボットは、開発者に対して3つの動作しか示しません：掴む、置く、押す。このプラットフォーム上で書かれたアプリケーションは、これら3つの動作の組み合わせです。能力の限界はソフトウェアにはなく、腕の先端にあります。

世界を指先で体験する

見知らぬ物体に対面したとき、人はそれを押して硬さを感じ、指先で滑らせてテクスチャを感知し、重さを量り、輪郭をなぞって形状を判断し、押したり緩めたりして弾力を感じます。触覚はカメラのように受動的に情報を伝えるものではなく、実験的なものです。手は力強く質問を投げかけ、関節を通じて答えを受け取ります。これが人間が物体を理解する方法であり、最初に操作を学ぶ方法でもあります：赤ちゃんの頃から数百万回の探索を通じて。

これは、手が感知システムの末端に固定された実行装置ではなく、感知システムそのものであり、道具であることを意味します。そして、その道具としての質は、全体のシステムによって決まります。質問をするには正確な力の制御が必要です。答えを読み取るには、逆駆動と力の透明性が必要であり、フィードバックが伝達メカニズムを通じて返される必要があります。質問をするには自由度と精度が必要です。微細な部分を感じるには皮膚が必要です。迅速に答えをキャッチするには帯域幅が必要です。そして数百万回の探索には堅牢性が必要です。なぜなら、探索は接触であり、接触は必然的に摩耗を引き起こすからです。

関節自体がセンサーです

ほとんどのロボットの手は読み取り専用デバイスです。位置指令を出すと、手はそこに移動しますが、意味のある情報は返しません。その理由は駆動装置にあります：一般的な100:1や200:1のギア比では、摩擦が接触力がモーターに到達する前に吸収されてしまいます。手の関節自体には感覚がないため、設計者は外部センサーを取り付け、指先で何が起こっているかを推測する必要があります。まるで感覚のない手をカメラで撮影するように。

NEOの両手は読み書き可能です。これは一流のエンジニアチームによってゼロから開発され、1X腱駆動装置を使用して約5:1から15:1の低ギア比で直線駆動アクチュエーターを運用します。すべての25の自由度（指と手のひらの22の完全駆動自由度に加え、手首の3つの自由度）は、ネイティブの力制御機能を持ち、完全に逆駆動可能です。指を押すと、反応し、あなたが加えた力の大きさを正確に報告します。力は外に流れ、情報は同じ物理的な経路を通じて内に流れます。これが力の透明性であり、推力を測定値に変換します。

さらに、より微妙なメカニズムが並行して存在します：本体感覚です。各関節が閉ループであるため、目を閉じていても手は常に自分の姿勢を感知できます。まるで目を閉じていても指先が触れ合うことができるように。姿勢と力は、常に同じ25の関節を通じて実現されます。

25の質問方法

25の力感知自由度は何をもたらすのでしょうか？それは関節自体のためではなく、一連の握り動作と質問方法のためです。自由度の配分は数量よりも重要です：NEOの自由度の配分は人体の解剖学的構造に一致し、実際に対抗できる親指に偏っています。この構造は、ロボットの操作能力と実際の製造、制御、維持の間の最適なバランスを実現することを目的としています。

これらの新型メカニカルアームは、精密操作において人間のレベルを超えることができます。NEOはレゴブロックを組み立てたり、財布からネジやコインを取り出したり、電球を回して取り付けたり、ドライバーを使ったり、手に持った物体を回したり、コートのファスナーを引き上げたり、色でブドウを分けたり、ポットからお茶を注いだり、ソフトボールをキャッチしたり、USB-C充電器を挿入したり、ワイングラスを持ったり、ティッシュとスプレーで表面を拭いたり、手話でコミュニケーションを取ったりすることができます。機能はこれだけにとどまりません。

この25の自由度を持つメカニカルアームは、IP68防水等級と食品安全基準を備えており、NEOは人間のように自分で手を洗うことができます。親指の手首関節のピークトルクは3.5Nm、指の基節関節のピークトルクは2.6Nm、遠位屈曲力は45Nに達します。手首関節のトルクは17.75Nmです。これにより、メカニカルアームは全手抓握、工具使用、持ち上げや運搬、ドアを開ける、荷物を押す、負荷のかかる状況での精密なつまみを行うことができ、完全な柔軟性を保ちながら作業を行えます。±0.2mmの位置精度を持ち、小範囲で作業（物体を感知）することができます。

最後の半ミリメートル

皮膚は情報の通路を増やします。触覚データは画像です。それは動的範囲、解像度、チャネル、視野を持っています。両手の指先と表面には、法線力、接触位置、せん断力を測定できる豊富で高解像度の触覚センサーが装備されています。これにより、NEOは物体が滑り始めたときに検出し、リアルタイムで反応することができます。可視化データは接触面の法線ベクトル、握手時の圧力ヒートマップ、損傷を与えずに脆弱な折り紙を精密に掴む様子を示します。

皮膚の設計は内部センサーとその後の腱と協調して行われます。これは機能的な材料であり、装飾的な材料ではありません。視覚だけでは多くのタスクを完了できないため（特に小型、透明、変形可能、または遮蔽された物体を扱う場合）、この触覚フィードバックは適応型インテリジェント操作にとって重要です。

さらに、これらのメカニカルアームは持続的な操作のために設計されており、数百万回の相互作用サイクル後でも性能を維持します。信頼性は各サブシステムとコンポーネントの設計全体にわたって貫かれています：腱の配線、ベアリング、指の構造、ケーブル配線、触覚統合、電子部品、組立プロセス。コンポーネントと完全な指コンポーネントは数百万回のテストサイクルを経ており、駆動ユニットは極端な温度でテストされ、手首関節は高負荷下で200万回以上のサイクルの信頼性検証を受けています。

手全体がIP68基準を満たしており、安全性がさらに保証されています：非常に低いギア比と腱駆動、低い遠位慣性を組み合わせることで、外部衝撃を受けても安全に指を逆駆動できます。スローモーションビデオでは、叩かれたり、ハンマーで叩かれたり、閉じた引き出しに挟まれたり、発泡プラスチックに衝突したりしても、この手は反応します。

背後にあるハードウェア

アプリケーションインターフェース（API）の性能は、その物理層に依存します。モーターは前腕にあり、これは人体のほとんどの握力が存在する場所です。手首の専用腱を通じて駆動されます。これが、軽量な手が十分に低温を維持しながら、強力な力を生み出す方法です。

メカニカルアームは、自社開発のモーター、カスタム電子部品、埋め込みセンサー、専用腱システム、コンパクトな駆動装置、手専用のファームウェアを緊密に統合しています。この深い垂直統合により、迅速な反復と累積的な改善が実現されます。各デバイスは、腱材料と1Xモーターから最終的なソフトポリマー、皮膚、触覚センサーコンポーネントまで、すべて内部で完成しています。今年は1万台のメカニカルアームを生産できる予定です。

免責事項：本コンテンツは一般的なブランディングおよび情報提供のみを目的としており、金融、投資、法的、または税務上の助言を構成するものではありません。ここに記載されているイベント、報酬、オンラインイベント、または関連情報は、暗号資産の購入、売却、取引、もしくはその他の取り扱い、または各種サービスの利用を推奨、勧誘、あるいは案内するものとみなされるべきではありません。暗号資産は価格変動が非常に激しく、損失が生じるリスクがあります。WEEXのサービスおよびオンラインイベントは、一部の地域ではご利用いただけない場合があり、現地の適用法令、規制、および利用資格要件が適用されます。ユーザーの皆様は、WEEXサービスの利用が居住国の法律に準拠していることをご自身の責任で確認し、暗号資産に関連する活動に参加する前に、リスクを慎重に評価してください。