用“三球”改变世界！ ？

用“三球”改变世界！ ？

2024/09/25

用“三球”改变世界！ ？ 通过开发全向自主移动机器人制造现场创新的挑战

TriOrb Co, Ltd（总部：北九州市）成立于 2023 年 2 月，由担任首席执行官的石田秀一创建。核心技术是“球体全方位运动机构”的初创公司除了我们高度独特的核心技术之外，我们还得到了国家专业人士、我们的人脉网络以及石田本人的支持，石田本人在AIST传感系统研究中心工作了10年（目前正在休假）。与制造业联合研究的经验是技术实力的基础2024 年在 AIST Solutions 的支持下与 AIST 的新合作项目也开始了。适用于制造现场的全向移动机器人及机器人平台的实现挑战的石田询问了TriOrb技术的可能性、他对开发的想法以及未来的发展。

制造现场的定制能力，以适应不同的条件

　引入工业领域的机器人研究有多种，但TriOrb专门研究和开发作为机器人驱动部分的“起落架”。最大的特点是可以利用多个球体向各个方向移动。这项技术的核心是石田和他的同事在九州工业大学期间进行的“利用球体的全方位运动机构”的研究。

在此之前，已经出现了几种可以向各个方向移动的“起落架”装置。例如，有一些系统可以驱动具有多个自由滚轮（称为麦克纳姆轮）的特殊轮子，以及具有一个轮子的主动脚轮，该轮子不仅具有驱动轴，还具有转向轴。但其缺点是停止精度低、对颠簸敏感、振动和噪音大、耐用性低、成本高、改变方向需要时间等。

　“全向运动装置的技术实际上是在50多年前发明的。它经常用于机器人比赛，但当时几乎没有工业机器人在现场使用，”石田说。 “我想创造一种可以在工业中使用的全向运动机构。”这是石田从学生时代起的梦想。

研究生毕业后，石田在产业技术研究院九州中心（鸟栖市）工作，主要从事与民间企业的联合研究。目标是开发一种使用 AIST 开发的传感器元件诊断和分析汽车和制造业过程设备状况的方法。他说，他会带着装在手提箱里的传感器和分析设备前往工厂现场，戴上头盔和防护装备，爬到生产线下面。虽然他是一名研究员，但他已经在制造业本身工作了大约10年。

　制造业现场（工厂）并不总是机器人可以轻松移动的环境，例如网上购物的仓库。安全法规要求机器和设备之间的通道至少有80厘米宽，但存在大台阶和不平坦的道路。此外，在许多情况下，人们会在工业机器人之间移动并一起工作。安全标准也因行业而异。例如，如果机器人在其移动方向上识别出有人的存在，汽车制造商就会让机器人停下来，而半导体工厂可能会要求机器人避开并超越该人。风险评估方法差异很大。

　制造业中支撑机器人所需的精度、速度、尺寸和功率实际上根据行业的不同而完全不同。即使在制造机器人腿时，仅仅将产品列在目录中并为其提供许可证也是不够的。除非为每个行业甚至工厂适当定制腿，否则很难实现可在现场使用的机器人。在制造领域，没有最终的通用目的。”石田敏锐地意识到。

　如果我留在大学里进行研究，我就不会了解生产现场的现实和问题。”在AIST工作，与各公司进行联合研究，并在生产现场走动，发现了新的研究主题。

　2019年，石田迎来了转折点。我与九州工业大学的导师一起在国家创业支援计划中提出的提案，旨在通过创业公司将大学和研究机构拥有的种子技术社会化^*1被采纳了。

　我想将我对全向运动机制的研究与我在 AIST 期间了解到的制造现场的需求结合起来。从AIST休学后，石田在高中朋友的帮助下开始了自己的事业。创始成员中有一位朋友在一家大型金融机构担任要职，但为了实现石田的梦想，他决定辞掉工作加入我们。

机器人脚需要精确到毫米的精度

　TriOrb BASE是该公司开发的高性能移动平台，可作为多种机器人的腿部，能够在任意360度方向上瞬时平稳移动，还能够克服凹槽、凹凸不平的表面、柔软的地板和几十毫米的台阶等“干扰运行”。此外，虽然它具有易于维护的紧凑外壳，但其设计每台能够承载超过 300 公斤的有效负载。此外，尺寸、速度、负载能力（最大1000公斤）等可根据现场自由定制。

　实际使用时，假设将对应于人类手臂或眼睛的手臂机器人连接到对应于腿的底座上，并且底座将尽可能靠近直线，并且手臂将从那里伸出。所要求的是底座运动的精度。近年来，我们在餐馆等地方看到了送餐的服务机器人，但即使机器人的停止位置偏离了几厘米，它仍然是一种魅力。然而，在制造现场，即使是单个停止位置也需要毫米级精度。

　在制造业，据说引进一台机器人必须具有足够的成本效益，可以减少约400万日元的劳动力成本。当然，仅仅几毫米的偏差是不能容忍的。如果是这样，我们就必须将手臂做得更大才能进一步延伸，这会使手臂不稳定并使整个设备变得更大。如果发生这种情况，机器人将无法通过工厂狭窄的通道。”石田说。

为了克服这一困境，石田反复制作原型，以提高立足精度。

机器人在“复杂工厂”中自由协作、移动

　“TriOrb BASE”本身当然很有用，但当多个单元协同工作并协同工作时，它会表现出更大的威力。

　“以前的运输机器人需要专用的推车来运输，例如3m长的钢材和5m长的钢材。BASE允许您通过组合多个机器人来运输较长或较重的物体。还可以创建一个多个机器人协同工作的系统，第一个机器人充当环境识别器，第二个机器人充当运输器，从而允许更多有用的动作。

机器人控制软件开发基于ROS（机器人操作系统），它被认为是机器人平台的事实标准。还考虑了与制造现场使用的各个软件的互操作性。

　我们不仅注重机芯，还注重外壳。目前模型的球形材料据说非常耐用，并且是基于过山车的滚轴。

　“首先，我希望这种全向运动机构能够在许多制造现场使用，并认识到它在生产线上的有用性。这项技术只有在现场完善后才会发展，”石田说。

社会问题解决方案与 AIST 技术资产的融合

　在创立 TriOrb 之前的几年里，石田经常在技术展览会上展示全向运动设备原型。

　当我把外壳翻过来，展示滚轮部分时，来自制造制造商的资深工程师走到我面前，问了我很多问题。他们中的一些人给了我具体的建议，例如“这样更稳定”和“这样更容易制作模具”。我们接触了经验丰富的工程师，他们已经成为高级员工，主要在我们公司所在的北九州地区，现在正在与他们合作。我们只能从教科书和论文中学到的是基础知识。与他们合作让我们意识到该领域有宝藏。

　他之所以在北九州创业，是因为该地区拥有如此丰富的制造网络。

　“从实地学习、从实地发现”的态度对于以技术改变世界为目标的AIST来说是极其重要的一点。

　AIST 有很多优秀的研究尚未投入使用。我希望AIST的研究人员能够努力将研究成果应用于社会，并积极走出去。我确信个人技能可以在很多地方发挥作用，而不仅仅是创业。”石田说道，表达了他对 10 年后 AIST 的期望。

当然，与AIST的合作对于TriOrb的业务发展具有重要意义。这方面的一个例子是公共机构有能力进行公平的测量来验证机器人的性能和安全性。原型机“TriOrb BASE”还在AIST九州中心配备了3D位置测量装置，确认了其性能，让客户放心。由于它是一项新技术，因此与 AIST 进行包括风险评估在内的联合研究具有重要意义，以便能够在现场安全可靠地使用。

　2024 年 6 月，TriOrb 将负责利用 AIST 的技术资产和联合研究能力创建初创企业。AIST Solutions 有限公司''（缩写：AISol）被认证为有资格获得支持的公司之一。

　AISol Startup 的 Ishida 表示：“我相信，通过将我们作为一家初创公司想要解决的社会问题与 AIST 的研究人员网络牢固地联系起来，我们将能够在不依赖外国技术的情况下加速日本制造业的转型。”^*2

　在致力于改造日本制造业的同时，石田的视野也着眼于世界。当我出现在美国举行的推介活动的舞台上时，一家欧洲制造商问我：“欧洲还有其他公司使用过这种机器人吗？”当他回答“还没有”时，他立即被录用了。另一方面，在日本，人们犹豫不决，说：“如果有其他实施例子，那就更让人放心了。”

　“第一只企鹅”的含义在日本和海外有很大不同。然而，仅仅担心日本的局势是无济于事的。初创公司要想取得长足进步，不能只是继续制作原型。积累许多用例和销售结果很重要。为此，我们将重点关注国内和海外的同步扩张。”石田说道。

　TriOrb机器人开启的制造业未来会是什么样子？随着 AIST 研究人员和 AISol 的愿景重叠，一条新的道路将会开辟。

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*1：日本科学技术振兴机构 (JST) 2019 年社会回报加速计划 (SCORE)、2020 年 JST 大学新产业创造计划 (START)[返回来源]

*2:AISol Startup 简介（AIST Solutions 有限公司网站）[返回来源]