ロボットアームを動かしてみた ～人手不足の解消に向けた挑戦～
※この記事は、工場や農場における人手作業の代替・自動化に関心のある方向けとなります。
皆さん、こんにちは！
LAplustの中村です。
今回のテーマは「ロボットアームを動かしてみた ～人手不足の解消に向けた挑戦～」です。
弊社の一番の強みは、人の目に代わる「AIの目（LAplust Eye）」です。
現在、人材不足という社会課題の解決へ貢献したいという想いを込めて、この「AIの目」と「ロボットアーム」を組み合わせて、工場や農場における人手作業の代替・自動化を目指して開発を進めています。
先日、検討/検証用に「DOBOT Magician」というロボットアームを購入し、公式のアプリを使用して簡単な制御を行いました。
この技術を応用することで、工場や農場における人手作業の代替・自動化に繋がり、人手不足の解消に貢献していきたいと考えています。
是非最後までお読み下さい。
※一部の文章を生成AIによって生成しています。内容の誤り等がないよう細心の注意を払っていますが、万が一お気づきの場合はご指摘いただけますと幸いです。
目次
1.背景
2.DOBOT Magicianの技術的仕様と特徴
3.基本的な制御方法
4.サンプルプログラム
5.まとめ
1.背景
近年、ロボット技術は私たちの生活の多くの面で重要な役割を果たしており、その影響は計り知れません。DOBOT Magicianは、プログラミング、工学、ロボティクスの基本原理を学ぶための理想的なツールとなっています。
この記事では、ロボットアームを制御するための技術的な側面に焦点を当てます。DOBOT Magicianの実際の動作を学習することで、工場や農場における人手作業の代替・自動化の可能性が見えてきます。
ロボットアームを使ったプロジェクトは、単にプログラミングスキルを向上させるだけでなく、問題解決能力や創造性を育む絶好の機会を提供します。このブログが、ロボットアームの制御技術の理解や、工場や農場における人手作業の代替・自動化の可能性を示す一助となれたら幸いです。
2.DOBOT Magicianの技術的仕様と特徴
DOBOT Magicianは、その革新的な設計と高度な機能性により、教育、研究、そして趣味の分野で広く採用されている多機能ロボットアームです。このセクションでは、その技術的仕様と特徴を簡潔に記載します。
物理的特性（DOBOT公式サイト「Specs」参照）
- 動作範囲:土台可動範囲240度の4軸ロボットアームで、精密な動きと広範な作業範囲を提供します。
- 精度: 0.2mmの高精度を実現し、細かい作業でも正確な結果を得ることができます。
- 負荷能力: 最大500gの負荷を持ち上げる能力を持ち、教育や趣味のプロジェクトにおける多様なアプリケーションに対応します。
制御インターフェースとプログラミング
- プログラミング言語: PythonやC言語など、複数のプログラミング言語をサポートしており、ユーザーが既存のスキルを活用しながら新しい技術を学ぶことができます。
- 制御インターフェース: 専用のソフトウェアDobotStudio、DobotScratch、およびAPIを介して、直感的かつ柔軟にロボットアームを制御できます。これにより、初心者から上級者まで、幅広いユーザーが自分のニーズに合わせてカスタマイズし、操作することが可能になります。
汎用性と拡張性
標準のグリッパー、ペンホルダー、レーザー彫刻ヘッド、3Dプリンターヘッドなど、様々なエンドエフェクターをサポートしており、一台で多様なタスクを実行できます。この高い汎用性は、学生やホビイストがさまざまなプロジェクトを探求し、実験することを可能にします。
これらの技術的仕様と特徴は、これくらいにしておいて、早速、これらの特性を活かした基本的な制御方法について詳しく見ていきましょう。
3.基本的な制御方法
ロボットアームを最大限に活用するには、その基本的な制御方法を理解することが不可欠です。このセクションでは、DOBOT Magicianを簡単に制御するプログラムの一例を紹介します。
ロボットアームの初期設定
最初に、DOBOT Magicianをセットアップし、制御ソフトウェアとの接続を確立する必要があります。このプロセスには、ロボットアームをPCに接続し、対応するドライバやソフトウェア（DobotStudio、DobotScratch、またはAPI）をインストールする手順が含まれます。
基本的な動作コントロール
- 座標による制御: ロボットアームの基本的な制御方法の一つは、指定した座標への移動です。この操作では、X、Y、Z座標をプログラムに入力し、ロボットアームに特定の位置へ移動させます。PythonやC言語などのプログラミング言語を使用して、座標値を設定することで、精密な位置決めが可能になります。
- ピックアンドプレース: オブジェクトの掴みと放置は、ロボットアームで最も一般的なタスクの一つです。この操作をプログラムするには、まずオブジェクトを掴むための座標を設定し、グリッパーを動かしてオブジェクトを掴みます。次に、オブジェクトを移動させ、指定した放置座標でリリースすることで、ピックアンドプレースの操作を完了します。
プログラミングの基本
ロボットアームの制御には、繰り返し、条件分岐、関数定義などの基本的なプログラミング概念が使用されます。これらの概念を利用して、より複雑なタスクを効率的にプログラムすることができます。例えば、特定の条件下でのみオブジェクトを移動させる、または一連の動作を関数として定義し、必要に応じて呼び出すことができます。
次のセクション(4.サンプルプログラム)では、サンプルプログラムについて説明します。
4.サンプルプログラム
ここでは、DOBOT Magicianの基本的な制御方法をDobotStudioに初めから入っているサンプルプログラムを用いて説明します。Pythonを使用してプログラミングされています。
import math
dType.SetJOGJointParams(api, 150, 150, 150, 150, 150, 150, 150, 150, 0)
while(True):
dType.SetJOGCmd(api, 1, 1, 1)
dType.SetWAITCmd(api, 500, 1)
dType.SetJOGCmd(api, 1, 0, 1)
dType.SetWAITCmd(api, 200, 1)
dType.SetJOGCmd(api, 1, 2, 1)
dType.SetWAITCmd(api, 500, 1)
dType.SetJOGCmd(api, 1, 0, 1)
dType.SetWAITCmd(api, 200, 1)
※スクリプトを実行する前に、ロボットアームが正しくセットアップされていることを確認してください。
このプログラムは、ある任意の2点をロボットアームが行ったり来たりするプログラムとなります。
こちらの技術ブログにサンプルプログラムの動作を動画で掲載しています。
実際にプログラミングを行う際は、下記のように進めてください。Pythonでのプログラミングを想定しています。
ステップ1: 環境設定
PythonとDOBOTのAPIを使用するための準備をします。DOBOTの公式サイトから必要なライブラリをダウンロードし、インストールしてください（会員登録が必要）。このプロセスは、DOBOT Magicianとコンピューター間の通信を可能にするために不可欠です。
ステップ2: スクリプトの作成
Pythonエディタを開き、新しいファイルを作成しスクリプトを作成してください。
5.まとめ
ロボットアームの制御技術は、学習と実践の両方において無限の可能性を秘めています。この技術を応用することで、工場や農場における人手作業の代替・自動化の可能性が見えてきたのではないでしょうか。ロボットアームの潜在能力を最大限に引き出すことができれば、工場や農場の人手不足の解消に繋がります。
冒頭で触れました弊社の強み『AIの目（LAplust Eye）』は、物体検出によって人の目視作業を代替するサービスです。既存の生産ラインや現場の協働ロボットに部品として取り入れることで生産性の向上を目的に提供を開始したサービスです。
ご興味がある方はぜひ、お問い合わせください。活用事例を踏まえてご紹介させていただきます。
今後弊社は、下記ロードマップに沿って「作業の代替」を進めていきます。
この「作業の代替」は、我々が目指している「高生産性栽培ハウスの実現」に向けた「LAplust Eye」の次のステップとなり、その第一歩として、ロボットアームを動かしてみました。
ロボットアームは「対象物の位置に移動」→「掴む」→「別の場所に移動」→「離す」という動作をイメージしています。
こちらの技術ブログに動作イメージを動画で掲載しています。
「高生産性栽培ハウスの実現」に向けて、技術を積み上げながら歩みを進めていきます。
最後までお読みいただきありがとうございました。