Iron Manのようにはならないが、ガーディアンXOでは、汗をかかずに200ポンド持ち上げることができる
1 年前、IEEE Spectrum の 2019 年のトップ技術に関する特別レポートにおいて、Sarcos Robotics は年末までに、工業作業の未来となるパワード外骨格を出荷する準備ができていることを約束しました。 そして先月末、Sarcos は、その未来がどのようなものかを見るために、私たちをユタ州ソルトレイクシティに招待しました。
Sarcosは、動力式外骨格とそれを可能にするロボット技術の開発を数十年間行っており、同社の本社のロビーは、途中で放棄されてきたコンセプトや試作ハードウェアの休憩所になっています。 しかし今、Sarcos は、出荷を開始しようとしている強度増強外骨格である Guardian XO のプロトタイプを公開する準備ができています。
最初のブリーフィングが終了すると、Sarcos CEO の Ben Wolff は、研究室で取り組んできたことを披露できることに目に見えて興奮しています。 「30 年と 3 億ドルはどのようなものかと問われれば、それは階下で見ることになるでしょう」
これが階下で見るものです:
ガーディアンXOの仕組み
Sarcos Guardian XOは、24自由度の全身ロボット外骨格である。 これを装着した人間は、わずか10 lbs (4.5 kg) を持ち上げているように感じながら、200 pounds (90 kilogram) を持ち上げることができます。 Guardian XOは完全に電気的で、2時間の駆動時間を持ち、ホットスワップ可能なバッテリーパックにより1日中稼働させることができます。 着脱は数秒で、サーコスによれば、新しいユーザーは数分でシステムの使い方を習得できるそうです。 Guardian XO 1 台のレンタル料は年間 10 万ドルで、同社は 1 月にアルファ版の最初のバッチを顧客（重工業と米軍の両方を含む）に出荷する予定です。
Sarcos
このプロトタイプは、1 月に出荷されるバージョンのすべての機能を備えていましたが、後者のモデルには、スーツの上にプラスチック製のフェアリングと、クイックチェンジ式のエンドエフェクタが含まれます。
現実的な意味では、Guardian XOは、実際の人間をコマンドとコントロールシステムとして使用するヒューマノイド・ロボットです。 あらゆる企業が自動化による効率化を目指す中、人間の知性と判断力、ロボットの強さと耐久性を強化する、人間と機械の直接的な組み合わせが最も効果的なソリューションであると、サーコスは考えています。 (同社への投資家には、キャタピラー、GEベンチャーズ、マイクロソフト、シュルンベルジェなどがいます)
ガーディアンXOについてまず理解していただきたいのは、人型ロボットと同様に、自立していることです。 自分自身の足と脚を持っているので、スーツの150ポンドの重さ（と、それが運んでいるもの）は、ユーザーをバイパスして、直接地面に伝わります。 ロボットを自分に縛り付けるのではなく、自分自身をロボットに縛り付けるのですが、この作業は1分もかかりません。 そのため、見た目は重くてかさばるのですが（確かにその通りなのですが）、少なくともシステムの重さは、ユーザーが直接感じるものではありません。 以下のビデオで、Guardian XO のオペレーターである Fletcher Garrison 氏があらゆる種類のペイロードを持ち上げる様子を見れば、それがどのように機能するかがわかります。
Hands On With the Guardian XO
Sarcos から連絡があって XO を試すためにソルトレイクシティに来たいかどうか尋ねたとき、すぐに OK しました（開示：Sarcos は先月のメディア イベントへの参加経費を負担しました）。 しかし、結局、片腕バージョンの外骨格しか試せなかったので、がっかりしました。 さらに免責事項へのサインを申し出たのですが、残念ながらフルスーツには入れてもらえませんでした。 ですから、私が体験したのは、文字通り、片腕のXOのハンズオンだけでした。 Evan Ackerman/IEEE Spectrum
それにしても、すごい感覚でしたね。 サルコスによれば、全身スーツと同じ制御システムを使っているという私が試したアームは、驚くほど簡単に操作できた。 コントロールという点では、EXOがやろうとするのは、手足の邪魔をしないことだけです。 力センサーで人の動きを検知し、自分の手足を並行して動かし、人の身体と自分のハードウェアをスムーズにマッチングさせるのです。 あなたが一歩踏み出せば、一緒に一歩を踏み出す。 あなたが腕を前後に振れば、その隣で同じように腕を前後に振る。 このプロセスには目に見える遅れはなく、非常に直感的なので、Sarcos 氏は、ほとんどの人がシステムを使いこなすのにわずか 1、2 分、その中で快適に仕事をするのにわずか 1、2 時間しかかからないと述べています。 通常、外骨格はこのように機能しませんが、重いものを持ち上げているのに、まったく何も持ち上げているように感じられないのは不愉快なことです。 特に慣性を扱う必要があるため、外骨格は物体を無重力にする道具ではなく、より強くする道具と考えた方がよいでしょう。 たとえ重量がないように見えるものでも（宇宙空間にいるためか、パワードエクソスケルトンで持っているためか）、質量はあるので、動かそうとするときや止めようとするときに意識しなければならないことを覚えておいてください。 左手首にグラフィカルなコントロールパネルがあり、EXOが与える助けの量を簡単に調整することができます。 Evan Ackerman/IEEE Spectrum
外骨格の安全性は？
これほど強力なロボット システム（XO のピーク トルクは約 4000 インチ ポンド、または 450 ニュートン メートル）により、Sarcos は安全を最優先事項としました。 例えば、XOのアームを動かすには、手がトリガーを押さえている必要があります。 何らかの理由でトリガーから手を離すと、アームがロックされてしまうので、例えば携帯電話をチェックしている間、EXOに物を持たせておくことができるという利点もあります。 すべての関節には速度制限があり、exoでパンチを打つことはできません。デモのときにそう言われたので、もちろん試してみましたが、安全基準を超えるとすぐに関節がロックされてしまいました。 何らかの理由で電源が落ちると、モーターに電流が逆流し、突然ではなく徐々にダウンしていきます。 また、設計上、関節は人間の可動域を超えることはできません。つまり、外骨格が曲ったりねじれたりして怪我をすることはないのです。 興味深いことに、Guardian XO の関節速度は、安全上の理由から制限されていますが、走ることができるほど簡単に速くなります。
私たちは、転倒の危険性について質問しましたが、人間がコントロールすることでその問題がずっと簡単になることがわかりました。 サーコスはガーディアンXOのバランスをとるためにプログラムを組む必要がありませんでした。 外骨格の中にいるときに誰かに押されようとしても、外骨格から出たときに誰かに押されようとしても、どちらの場合でも自分でバランスを取ることができるからです。 もし倒れてしまったとしても、Sarcos は、外骨格がロールケージとして設計されているので、大丈夫だろうと主張していますが、その後、外骨格から抜け出す (または外骨格から外す) のがどれほど簡単かは明らかではありません。 その質量と大きさはユーザーにとってそれほど大きな違いはないかもしれませんが、狭い場所や壊れやすいものの周りで作業するのと同様に、共同作業が問題になる可能性があるように思われます。 スーツにはフォース・フィードバックがあり、何かに接触したときにそれを感じることができますが、そのときには事故を防ぐには遅すぎるかもしれません」
エネルギー効率と信頼性
効率は、このような外骨格にとって大きな問題ではないように思えるかもしれませんが、Sarcos が達成したことは非常に印象的なことです。 Guardian XO は、完全に動作している状態で約 500 ワットを消費します (つまり、160 ポンドを運搬し、時速 3 マイルで歩行している状態)。 このことを考慮すると、効率に特化して設計されたSRIのDURUSロボット（Guardian XOよりもかなり小型軽量）は、歩くだけで350ワットを消費していることになります。 サーコス社のCOOであるクリス・ボーフェイ氏は、「これは私たちの重要なイノベーションのひとつです」と述べています。 「私たちがやっていることほど効率的なロボットは、世界でもそう多くはないでしょう。 エネルギー回収の仕組みや、搭載するコンピューターの数を減らし、すべてを可能な限り緊密に統合するという形で、これらの革新は実現されています。 12 ポンド 500 ワット時のバッテリー パックのペアで、外骨格は通常の使用で 2 時間以上動作します。Sarcos は、1 月までに 500 ワットから 425 ワット以上に効率を向上させることを期待しています。 「コンセプトを証明する研究開発部門と、堅牢で商業的に実行可能な製品を作ることの違いは、まったく異なるスキルセットと考え方を必要とします」と、CEO の Wolff は語ります。 「これが課題でした。 これは、ロボット企業が抱える最大の課題であり、私たちはそれに多くの血と汗と涙を注いできました」
Wolff は、将来の XO バージョン (1 月に出荷されるアルファ モデルではない) は、厳しい地形や1フィートの泥、雨や雪の中を屋外で歩くことができると述べています。 階段の上り下りもできるようになりますが、現在、安全性を確認しているところです。 ヴォルフによれば、エキゾの顧客には継続的なサービスやメンテナンスはあまり必要ないだろうとのことだ。 半構造化、非構造化環境で、エンジニアではない人が使う複雑なシステムです。 多くの予期せぬシナリオが起こり得ますが、それが実現するまで、Guardian XO が実世界での使用にどの程度耐えられるか、私たちにはわかりません。 これらの仕事は一般的に自動化できないか、少なくともコスト効率の良い方法で自動化できないため、人間のスキルが必要とされます。 また、これらの仕事は労働集約的であるため、人間が働く上で短期的・長期的な問題が生じます。 短期的には、急性の怪我（腰痛など）は生産性の低下を招きます。 長期的には、これらの傷害は労働者の深刻な医療問題にまで発展し、労働者の多くは、体が永久に損傷するまでの5年から8年しか機能できません。
Wolff は、ここに動力式外骨格のチャンスがあると信じています。 ガーディアン XO を使用して、作業者の身体に負担をかける種類の作業を軽減することは、人間が怪我をすることなく、より長く仕事に従事できることを意味します。 また、外骨格は、以前は強さに関するものであった仕事を、代わりにスキルと経験に関するものにするので、年齢を重ねても同じ仕事をし続けることができます。
もちろん、悲しいことに、企業が外骨格によってコストを削減できると確信できなければ、労働者の健康についてのこのような話はまったく問題になりません。 労働者にとっては幸いなことに、これは簡単に主張できることなのです。 ガーディアンXOは200ポンドの重量を持ち上げることができるので、ユーザーの生産性を最大で一桁向上させることができるとウォルフは言う。 「私たちが調べた使用例では、全体的に4倍から10倍の生産性向上が見られました。 つまり、外骨格を装着した1人の作業員が、体に何のストレスも負担もかけずに、4人から10人の従業員の仕事をこなせるということです」
4倍のスケールでは、より多く、より長く持ち上げることができるようになります。 OSHAは一人当たりの最大荷重を51ポンドと推奨していますが、この数字は対象物を繰り返し持ち上げたり、長時間保持したり、移動させたりする必要がある場合に下方修正されます。 ガーディアンXOは、時速3マイルで歩きながら、その4倍もの重量を何時間も持ち上げることができます。 10倍のスケールではもう少し複雑ですが、200ポンドの物体を1つ持ち上げるのに、天井クレーンとそれを管理する数人の人間が必要なことを想像してみてください。 ガーディアン XO の作業員 1 人が同じオブジェクトを自分で拾って動かせるのに、余分な時間とインフラが必要なのです。
この時点での明らかな疑問は、動力付き外骨格を導入すると、人々が仕事を失うことになるのではないかということです。 ヴォルフは、今の業界の現実はそうではないと主張します。なぜなら、本当の問題は、そもそも雇用する資格のある労働者を見つけることだからです。 「我々の顧客は、誰も解雇などとは言っていない。 「顧客は皆、自社の製品やサービスを十分に生産できず、顧客を満足させることができないと言っているのです」。 それは、従業員の幸せにもつながるはずだ。 ウォルフは、ガーディアンXOを試した労働者たちから「熱狂的な反応」があったことを教えてくれた。唯一の懸念は、外骨格がさまざまな体型の人たちにフィットするように調整できるかどうかということだ。 最初のユニットは身長170cmから180cmの人に合わせて調整可能ですが、来年までにはアメリカの労働者の90パーセントをカバーできるようになるとSarcos社は約束しています。
コストとアベイラビリティ
「3年前には、これを経済的に実行可能な製品にすることはできませんでした」とヴォルフ氏は言います。 「サイズ、パワー、重量、および使用するすべてのコンポーネントのコスト、これらすべてが、現在、商業的に実現可能なレベルまで来ています」。 このことは、Sarcosと彼らが提携している企業にとって、それぞれの外骨格が年間約10万ドルかかるということを意味します。 アルファ・ユニットは、一度に10台以上購入できる企業に送られ、Sarcos社は各ロットごとに専任のエンジニアを派遣する予定です。 Guardian XOは製品としてではなく、サービスとして販売されています。少なくとも今のところ、専用のカスタマーサポートを備えたレンタル品という位置づけです。 ウォルフは、「目標は、管理と使用が非常にシンプルであることです」と言い、「Sarcosは、外骨格が配備され始めると、今後数カ月の間に多くのことを学ぶと期待しています」と付け加えました。
私は、次に引っ越さなければならないときに、地元のハードウェア・ストアでいつこのようなものを借りられるか、ウォルフに必ず尋ねました。 Sarcosは、外骨格をビジネスにする方法についてまだ学ぶべきことがたくさんあり、彼らは誰かにアイアンマン・スーツを約束するよりも、現実的な期待を持ち続けたいのです。 私はガーディアンXOの能力を見てしまったので、もう遅いのですが。 そして、私は1つ欲しいです。