マクソンの新製品発表会で聞いてきた探査ロボット「Quince」の秘密

10月28日に行われた、マクソンジャパンの新製品発表会ならびに設立25周年記念祝賀会(画像1)。ネオジウム磁石内蔵ブラシレスモータ「EC16」(30Wおよび60W)および「EC22HD」、「EC40」の4点、DCサーボアンプ「ESCON 36/2」、位置制御ユニット「EPOS2 24/2」などが2011年の新製品として紹介された(画像2～7)。

その発表会において、スペシャルゲストとして同社のモータを利用している閉鎖空間探査ロボット「Quince」(画像8)と、その開発者の1人である千葉工業大学未来ロボット技術研究センター(fuRo)副所長の小柳栄次氏(画像9)が登場。Quinceに関する面白い話を聞けたので、ここにまとめてみる。

今さら説明するまでもないが、Quinceは、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)のバックアップを受け、レスキューシステム研究機構、千葉工業大学、東北大学の3者が開発した、NBCテロや事故、地震などの被災環境での使用を前提とした閉鎖空間探査ロボットである(画像10)。しかし、世界一の実績を持つ走破能力の高さを買われ、急遽福島原発での探査用として使用されることとなった(画像11)。

すでにその時点で米iRobotの「PackBot」が原子炉建屋内に入っていたが、PackBotが探査できるのは1階のみ。それに対してQuinceは、42°ある原子炉建屋内の急傾斜の階段も上れる登坂能力の高さから(画像12)、地下の原子炉汚染水の調査や2階以降のフロアの探索を担当。世界で唯一それが行える(しかも操縦者が比較的安全な距離を保って操作できる)ロボットとして活躍していた。

しかし、ご承知の通り、2号原子炉建屋内で擱座してしまったのだが、その理由は通信用の有線ツイストペアケーブルが断線してしまったためである(画像13)。本体はまったく問題がなく、その時は5階まで上がって調査を行ってミッションを完了したところだったが、断線により操作できなくなってしまったというわけだ。

やはり問題としては、まず若い人が操縦できない、ということ。すでに子育てを終わった、もしくはもうこれ以上は子供を作る予定がないというような、40代以上の東京電力のスタッフが操縦しているためだ。当然、反射神経や判断力などの点から20代に比べれば劣ってしまう。

しかも、「比較的安全な距離から操縦」とはいっても、手袋でさえ三重にも四重にもして顔もガスマスクをして完全防護で操作しているため、視界の悪さ、微調整の難しさが重なる非常に難条件の下で操縦が行われており、それもあったようだ。

ちなみに、Quinceの操縦システムは、ノートPCでも十分に動作させられる。この日も、ノートPC(画像14)と無線LAN環境で操作していた。

そしてQuinceのメンテナンスで最大の問題となっていたというのが、バッテリ交換。前述したようにフル装備の状態で作業するため、ネジを1個落としてしまったら、それを拾うだけでも数分を費やしてしまうという、非常に細かい作業に向いていない条件下で行われていた。そのため、通常なら数分で交換が完了して再び発進できるようなところが、数十分かかってしまい、本来なら浴びる放射線量が少なくてすむところを、大量に浴びてしまいかねない状況だったそうである。

そのため、11月中旬以降の発表となるそうだが、プラグイン充電タイプの新型Quinceを発表し、次はそれを福島原発で使用するとしている。なお、Quinceのバッテリは側面から取り外しが可能で、カバーを外したら後はバッテリを抜き差しするだけだ(画像15・16)。

ちなみにQuinceの汚染は、本体はほとんど問題ないのだが、クローラがゴムのためにどうしても放射線の数値が高くなってしまうという。Quince本体はIP67相当の防塵・防水処理が施されているので丸洗いもできるのだが、1回で50リットル程度としても、東電側の「これ以上汚染水を増やしたくない」という意向のため、丸洗いは行われていないそうである。

ではどうしているかというと、クローラを切って外して即廃棄処分。新品のクローラに交換して再度発進という仕組みにしているそうだ。

それから、Quinceに関する「価格」についても小柳氏が語ってくれた。これまでのモデルだと1台750万円ほどだという。しかし、量産することができれば、200万円台まで落とせるだろうとした。

その量産化だが、NEDOのバックアップを受けて5カ年での開発計画を進めた際に、当初は実用化に加えて「事業化」も条件の1つだったそうだが、その時点で考えられた売り込み先は全国の消防署のハイパーレスキューぐらいで、200台程度だったことから、事業化に関しては緩和されたという。

しかし、小柳氏は大学ベンチャーを経営していることから、自分の会社で量産化を行うとした。現在、その走破能力が世界レベルで非常に評価されているようで、「Quinceで行けないところはもうどんなロボットでも行けない」という、現時点での究極の機動型ロボットとされており、オファーが集まっているようである。

ちなみに、近々Quinceベースの宇宙用ロボットをJAXAと共同発表するということなので、プラグイン型Quinceとともに要注目だ。

そして肝心のQuinceで使用されているマクソン製モータの種類。メインのクローラの駆動用に「EC-4pole 30」を2個使用している(ギアヘッドに「GP32HP」、エンコーダに「MR Type ML」という組み合わせ)。後輪駆動で、後部にギアがモータが装備されている。前輪でないのは、後輪駆動だとクローラの接地する下側が引っ張られてテンションが上がり、走行能力が高くなるからだ(前輪駆動だと下側がたるむためによくない)。

それから4本のサブクローラを駆動しているのが「EC22」(ギアヘッドはGP32HP、エンコーダMRと同じ)がそれぞれに1個ずつで計4個だ(画像17)。

EC-4pole 30は4極磁石内蔵ブラシレスDCモータで、直径30mm・全長47mmというサイズで、定格出力は100W。GP32HPとの組み合わせでは最大トルクが8.0Nm(減速比14:1～1093:1)。エンコーダMR Type MLは、分解能128～1000パルス、チャンネル数3、出力信号がラインドライバ5mAとなっている。

EC22はブラシレスDCモータ(非接触整流)。EC22は3種類あるが、定格出力が100Wのものを採用している(直径22mm・全長62.7mm)。そしてギアヘッドに関しては、GP32HPは通常はEC22用としては組み合わせにないのだが、Quinceはかなりそこら辺は手を加えているそうなので、特殊な形となっているようだ。

また、マクソン製モータを採用した理由として、小柳教授はパワフル・トルクフルでありながら、軽量であることがポイントだったとしている。とにかくこうした探査ロボットは極端な話1gでも軽く作ることが重要で、重くなればそれだけ衝撃に備えて頑丈に作る必要があり、結果として重量が増してしまうという悪循環に陥ってしまう。軽いだけで武器となるということなのである。