機構・ハードウェア
エンコーダフィードバックと軸ごとの電流検出を備えた波動歯車減速機の関節。定義した荷重ケースに対して設計し、非常停止はハードウェアの経路で担保します。
- 金型投資の前に実施した荷重ケース解析
- 軸ごとの電流検出とエンコーダフィードバック
- ソフトウェアから独立したハードウェア非常停止
- 整備可能な関節モジュールと精緻なパネル合わせ
プロジェクト概要
知覚と計画をアプリケーションプロセッサで動かし、モーション制御はリアルタイムコア上で確定的に保つマニピュレーションプラットフォームです。独立した安全レイヤーが、その上のすべてを上書きできます。
課題
知覚はスループットを、モーション制御は確定性を必要とし、両者は同じマシンを奪い合います。安全にかかわる挙動を汎用スケジューラに委ねることはできず、機構の試作反復は、後からのアーキテクチャ変更を吸収できるほど速くはありませんでした。
解決策
2つの関心事を明示的な契約で分離しました。プランナは境界の定まった周期でセットポイントを発行し、リアルタイムコアがそれを実行、ハードウェアで担保された安全レイヤーが両者の外側に立ちます。これにより、モーションを一度も不安定にすることなく知覚を進化させられました。
アーキテクチャ
AI
検出と姿勢推定のための知覚スタック、自己位置推定のためのSLAM、そして境界の定まった周期で動くプランナ。
- 複数のソースにわたる時刻同期したセンサーフュージョン
- 知覚の周期を制御ループのレートから分離
- 負荷時に検証した最悪値レイテンシのバジェット
- 実機での反復の前に絞り込むシミュレーションインザループ
ソフトウェア
専用MCU上のリアルタイムモーション制御、アプリケーションプロセッサ上のROS 2、そして全情報を記録する運用コンソール。
- 最大負荷時にも検証された確定的な制御
- 制御コアとドライブの間はEtherCAT
- 遠隔操作とインシデント再生に対応した運用コンソール
- すべての稼働を記録し、再生と改善に活用
成果
- 知覚のピーク負荷下でもモーションの確定性を維持
- 安全性はソフトウェアの主張ではなくハードウェアで検証
- 制御を不安定にすることなく知覚を改善
- 現場でのすべての稼働を記録し、再生可能に
技術スタック
機構
Harmonic DrivesLoad CasesE-Stop
AI
PerceptionSLAMMotion Planning
組込み
Real-time MCUROS 2EtherCAT
アプリ
Operator ConsoleTeleoperation