イギリスのスタートアップヒューマノイド（SKL Robotics Ltd）のモジュラーヒューマノイドロボットHMND 01

Konrad Wolfenstein

10ヶ月前

イギリスのスタートアップヒューマノイド（SKL Robotics Ltd）のモジュラーヒューマノイドロボットHMND 01

英国のスタートアップ企業HUMANOID（SKL Robotics LTD）のモジュール式ヒューマノイドロボットHMND 01 – 画像：HUMANOID / SKL Robotics LTD

HMND 01 – インテリジェントロボットと柔軟な自動化の融合

産業オートメーションにおけるヒューマノイドロボット：HMND 01とその社会的影響に関する包括的分析

英国のスタートアップ企業HumanoidによるヒューマノイドロボットHMND 01の導入は、自動化技術における大きな進歩を象徴するものです。この高度に洗練されたモジュール式ロボットは、産業用途向けに特別に設計されており、人工知能、高度なモーションコントロール、そして柔軟なハードウェアモジュールを組み合わせ、人間中心の作業環境をサポートしながら、深刻化する労働力不足への対応を目指しています。.

高さ175cm、耐荷重15kg、歩行速度1.5m/秒のHMND 01は、物流、製造、小売など、様々な業界での生産的な活用が可能です。同社は既に2025年にプロトタイプのテストを実施し、小売業向けのパイロットプロジェクトも計画しています。.

本稿では、HMND 01の技術革新、運用能力、そしてヒューマノイドロボットがもたらす潜在的な社会的・経済的影響について解説します。2030年までに市場規模が65億米ドルに達すると予測されていることから、ヒューマノイドロボットシステムはますます重要になっています。.

技術アーキテクチャとパフォーマンス

生体力学的設計と可動性

HMND 01は人体解剖学に基づいて設計されているため、既存の作業環境に大規模なインフラ変更を加えることなく統合できます。41の自由度を持つ関節により、高い可動性を実現し、複雑なマニピュレーションタスクを実行できます。.

布製のカバーは見た目の美しさだけでなく、埃や汚れからの保護も兼ね備えています。モジュラー駆動システムは、脚部に電動モーター、ハンド部に空気圧式グリップ機構を組み合わせています。これにより、ロボットは粗大運動による持ち上げ作業と微細運動の両方に対応できます。.

もう一つの優れた特徴は、4時間の稼働時間を実現するデュアルバッテリーシステムです。ホットスワップ機構により、ロボットの稼働中でもバッテリー交換が可能で、シフト勤務中でも中断を最小限に抑えて稼働できます。.

移動および操作スキル

HMND 01は、特殊な全身制御アルゴリズムを採用し、不整地でも動的な安定性を実現します。慣性センサーと深度カメラを活用することで、さまざまな路面状況にリアルタイムで適応します。歩行速度は1.5m/秒と平均的な人間の歩行速度と同等ですが、負荷がかかった状態でも一定速度を維持できるため、特にマテリアルハンドリング作業において高い威力を発揮します。.

モジュール式エンドエフェクタシステムにより、異なるツール間の迅速な切り替えが可能になります。現在、3つのハンド構成が知られています。

精密作業のための5つの部分からなるマニピュレーター、
箱を掴んで移動するための2本指平行グリッパー。
金属物を取り扱うための磁気吸引装置。.

パフォーマンステストでは、ロボットがピックアンドプレースタスクを 1 時間あたり最大 400 サイクルの効率で処理し、数時間にわたって ±0.1 mm という優れた位置精度を維持できることが示されました。.

モジュール設計と適応性

ハードウェアの構成可能性

HMND 01 のアーキテクチャは、3 つの部分からなるモジュール構造に基づいています。

下半身: さまざまな動作環境に適応するために、オプションで二足歩行またはローラーガイドバージョンが利用可能。
胴体：中央の電力分配と計算能力を備え、
上半身：各種操作システムで調整可能。.

このセグメンテーションにより、企業は用途に応じてロボットを最適化することができます。例えば、倉庫などの構造化された環境では、よりコスト効率の高いローラーガイド式タイプを使用し、より要求の厳しい作業エリアでは二足歩行タイプを使用するといった具合です。.

ソフトウェアの柔軟性

ROS-2ベースのソフトウェアスタックにより、様々なタスクへの適応が容易になります。オペレーターはグラフィカルユーザーインターフェースを介して、ロボットに新しいワークフローをプログラミングできます。テストでは、従来の産業用ロボットと比較して実装時間を最大60%短縮できることが実証されています。.

ベーカリーチェーンとのパイロットプロジェクトでは、HMND 01を1日でパレタイジングから洗浄作業へと再プログラム化しました。これは、グリッパーをスプレーノズルに交換し、AIモデルを物体認識から異物検出に切り替えることで実現しました。.

人工知能とセンサー技術

知覚システム

HMND 01 は複数のセンサー技術を組み合わせています。

高解像度の物体認識のためのRGB-Dカメラ、
ナビゲーション用の40メートル範囲のLiDARセンサー、
正確な操作を可能にする、手の 1000 を超える圧力ポイントを備えた触覚センサー。.

このセンサーデータは60Hzの周波数で集約され、リアルな環境マップを作成します。倉庫でのテストでは、ロボットは最大300個の在庫品を同時に追跡し、人間の従業員の間を安全に移動できることが実証されています。.

自律的な意思決定

統合された計画アルゴリズムは、複雑なタスクを実行可能なステップに分解し、変化する状況に適応します。小売シミュレーションにおいて、HMND 01は予期せぬ障害物（商品の落下や通路の閉塞など）の83%を自律的に回避することができました。しかしながら、特に非構造化問題の場合、約17%のケースで依然として人間の介入が必要になります。.

経済的および社会的影響

産業における効率性の向上

物流分野における初期テストは有望な結果を示しています。仕分けセンターにおけるHMND 01の導入により、特に夜勤中の連続稼働により、効率が24%向上しました。これにより、企業は人手を増やすことなく生産性を向上させることができます。.

モジュラーの進歩：HMND 01が産業に革新をもたらす

HMND 01のようなヒューマノイドロボットは多くの利点をもたらす一方で、社会的な課題も抱えています。このようなシステムの導入は、特に単純作業において雇用形態の転換につながる可能性があります。同時に、これらのロボットのメンテナンスやプログラミングといった新たなキャリアパスも開拓されています。.

もう一つの重要な問題は、従業員の受け入れです。調査によると、従業員はヒューマノイドロボットを競争相手と捉えることが多いことが分かっています。そのため、円滑な統合を実現するためには、透明性のあるコミュニケーションと研修プログラムが不可欠です。.

Humanoidは、2025年までに車輪付きバージョンを導入する予定です。これはよりコスト効率が高く、構造化された環境への適応性も向上します。同時に、二足歩行バージョンも開発を進め、より高い機動性と自律性を実現します。.

HMND 01は、産業オートメーションにおける大きな前進を象徴しています。モジュール式アーキテクチャ、AIを活用した認識機能、そして柔軟なカスタマイズオプションにより、人間との協働作業を行いながら効率性の向上を目指す企業にとって、有望なソリューションとなります。.

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HMND 01：モジュラーヒューマノイドロボットが産業オートメーションに革命を起こす - 背景分析

労働力不足の解決：HMND 01が雇用をどのように変革するか

ダイナミックなロボット工学の世界において、ロンドンを拠点とするスタートアップ企業HUMANOID（SKL Robotics LTD）は、ヒューマノイドロボットHMND 01を発表し、目覚ましい前進を遂げました。このロボットは単なる自動化におけるイノベーションではありません。現代産業の課題に対応するために特別に設計された、より柔軟なヒューマノイドロボットシステムへの戦略的再編を象徴しています。全長175cm、可搬重量15kgを誇るHMND 01は、ヒューマノイドロボットの最新技術を体現しており、様々な分野で深刻化する労働力不足への対応と、既存の人間中心の作業環境へのシームレスな統合を目指しています。.

HMND 01の真の特徴は、そのモジュール式アーキテクチャにあります。このアプローチにより、比類のない適応性と汎用性を実現しています。毎秒1.5mの歩行速度を可能にする高度なモーションコントロールとAI搭載マニピュレーションシステムを組み合わせることで、HMND 01は従来の産業用ロボットをはるかに超えるソリューションとして位置付けられています。HUMANOIDは、交換可能なハードウェアモジュールとカスタマイズ可能な筐体を採用することで、物流、製造、小売業における幅広い用途に合わせてロボットをカスタマイズできます。2025年にはアルファプロトタイプの公開が予定されており、小売業における初期パイロットプログラムも開始されており、この技術が持つ変革の可能性は既に明らかです。.

本稿では、HMND 01の技術革新、運用能力、そして広範な社会経済的影響を分析します。ヒューマノイドロボットがもはやSFの世界ではなく、現実的で、世界経済においてますます重要な構成要素となっている世界を深く掘り下げます。ヒューマノイドロボットの市場は2030年までに65億ドルに達すると予測されており、この分野の計り知れない重要性と成長の可能性を浮き彫りにしています。HMND 01は、より効率的であるだけでなく、より柔軟性が高く、人間に優しい次世代ロボットの典型です。.

技術アーキテクチャとパフォーマンス特性: HMND 01 の「外観」を覗いてみよう

HMND 01の能力を完全に理解するには、その技術的アーキテクチャと性能特性を詳細に検討することが不可欠です。このロボットの設計は生体力学の原理に着想を得ており、人体の構造を忠実に再現しています。身長175cm、体重70kgという人体模型の寸法は、決して偶然ではありません。これにより、HMND 01は、コストと時間を要するインフラの改修を必要とせずに、人間向けに設計された作業環境で動作することができます。標準的なドアを通り抜け、従来の階段を登り、人間の作業員向けに最適化された作業場でも動作することができます。.

HMND 01の重要な特徴は、驚異的な41自由度（ロボットの各関節における可動範囲を表す自由度）です。この高い自由度により、人間の腕や手の器用さと柔軟性に近い、複雑で多様な上半身操作が可能になります。これは、多くの産業プロセスで見られるような、微細運動能力、精度、そして適応力が求められる作業にとって極めて重要です。さらに、ロボットのエンドエフェクタ（アームの先端にあるツール、つまり「ハンド」）は個別に設定可能です。つまり、企業は特定の用途に合わせてカスタマイズされたツールやグリッピングシステムを統合できます。繊細な電子部品の正確な把持、重い箱の安全な持ち上げと配置、組み立てにおけるツールの取り扱いなど、HMND 01は幅広い作業に適応できます。.

HMND 01のもう一つの革新的な特徴は、カスタマイズ可能なテキスタイルカバーです。これは、美観上の理由や内部部品を埃や軽微な衝撃から保護するだけでなく、視覚的な差別化とパーソナライズの可能性も提供します。これらのカバーの下には、洗練されたハイブリッド駆動システムが内蔵されています。HUMANOIDは、脚の動きには強力な電動モーターを使用し、ダイナミックで効率的な移動を可能にしています。一方、手には精密な空気圧グリッパーが使用されています。空気圧、つまり圧縮空気を使用することで、グリップ力を迅速かつ繊細に制御できるという利点があり、これは特に繊細な物体や不規則な形状の物体を扱う際に重要です。移動用の電動モーターとマニピュレーション用の空気圧を組み合わせることで、パワー、スピード、精度のインテリジェントな妥協が実現されています。.

ロボットの動作能力を分析する運動学テストにより、胴体の中心から最大 85 cm の水平到達距離が明らかになりました。この到達距離は、ロボットが標準化された倉庫のラックや生産ラインに簡単にアクセスできるように意図的に選択されました。倉庫環境では棚から商品を取り出したり保管したりすることができ、生産ラインではワークピースや材料を異なるステーション間で移動することができます。 HMND 01 は、デュアルバッテリーシステムで駆動します。このシステムにより、多くの産業用途に十分な最大 4 時間の動作時間が可能になります。特に便利な機能は、ホットスワップ可能なバッテリー機能です。バッテリーは、ロボットをシャットダウンしたり動作を中断したりすることなく、背面コンパートメントからすばやく簡単に交換できます。4 時間の動作時間は、業界の従来の 8 時間の作業サイクルには及びませんが、ホットスワップシステムにより、定期的な充電間隔と予備バッテリーの使用により、ほぼ連続した動作が可能になります。.

動きと操作：動作におけるダイナミクスと精度

移動とマニピュレーションは、あらゆるヒューマノイドロボットの中核となる能力です。HMND 01は、動的なタスクと精密なタスクの両方で優れた性能を発揮するために、高度な技術とアルゴリズムを採用しています。その主要コンポーネントの一つが、HUMANOIDが開発した「全身制御アルゴリズム」です。このアルゴリズムにより、ロボットは不整地でも動的な安定性を維持できます。産業環境は必ずしも完全に平坦ではなく、床面には凹凸、小さな障害物、ケーブルなどが存在する場合があります。HMND 01は、このような状況にリアルタイムで適応し、安定性を維持できます。これは、慣性測定ユニット（IMU）と深度カメラによって支えられています。IMUはロボットの加速度と回転速度を測定し、空間における位置と向きを正確に特定するのに役立ちます。深度カメラは環境に関する詳細な3D情報を提供し、ロボットは床面と障害物を認識し、それに応じて動作を計画することができます。.

HMND 01の歩行速度は現時点で1.5m/sです。これは人間の平均速度である約1.4m/sをわずかに下回るものの、この複雑さと可搬重量を持つヒューマノイドロボットとしては十分な速度です。さらに重要なのは、15kgのペイロードを運搬している時でも、この速度を一定に維持できることです。これにより、長時間の運搬で疲労し速度が低下する可能性のある人間の作業員よりも、HMND 01はマテリアルハンドリング作業においてより持続的に動作することができます。速度、安定性、そして耐久性を兼ね備えたHMND 01は、物流・製造現場において貴重な資産となります。.

もう一つのハイライトは、モジュール式のエンドエフェクタシステムです。前述の通り、ロボットの「ハンド」は、様々な作業に合わせて素早く簡単に交換できます。少なくとも3つの基本構成が用意されているとのことです。電子機器製造や小物倉庫などで見られるような小型部品の把持・ハンドリングに特に適した5本指マニピュレータ、物流や小売業でよく見られる段ボール箱などの大型直方体オブジェクトのハンドリングに最適な2本指平行グリッパ、そして板金加工や平坦な強磁性材料のハンドリングに特化した磁気吸引装置です。この迅速なエンドエフェクタ交換により、企業はHMND 01を幅広い作業に柔軟に展開し、生産性を最大化することができます。.

独立機関によるテストでは、HMND 01はピックアンドプレース作業（ある場所から物体を拾い上げて別の場所に置く作業）において、人間のパフォーマンスの90パーセンタイルに相当する速度を達成することが示されています。これは、同等のテストにおいて人間の作業者の90%よりも高速であることを意味します。具体的には、1時間あたり約400サイクルを達成しています。しかし、さらに印象的なのは、このロボットの一貫性と精度です。8時間連続で±0.1mmの位置精度を維持します。人間の作業者は、疲労やパフォーマンスの自然な変動により、長時間にわたってこのレベルの精度と一貫性を維持することはしばしば困難です。この速度、精度、一貫性の組み合わせにより、HMND 01は、自動化プロセスの最適化と製品品質の向上を目指す企業にとって魅力的な選択肢となります。.

モジュール設計と適応性：柔軟性が成功の鍵

HMND 01のモジュラー設計は、その汎用性とコスト効率の重要な要素です。ロボットのシャーシは、交換可能な3つの主要なセグメントに分かれています。下肢は移動を担い（二足歩行またはローラーガイド式）、胴体は電源と演算処理コンポーネントを収容し、上肢は特定の操作タスク向けに設計されています。このセグメント化されたアーキテクチャは、大きな利点をもたらします。.

最も大きなメリットの一つは、総所有コスト（TCO）の削減です。企業は、工場の床面のように平坦で通路が明確に区切られた構造化された環境において、HMND 01のローラーガイドバージョンを導入できます。これらのローラーガイドバージョンは、購入と運用コストが大幅に削減され、二足歩行バージョンと比較して最大35%のコスト削減が見込まれています。また、要件の変更や新しいアプリケーションの開発などが発生した場合には、後から二足歩行バージョンの完全なモビリティにアップグレードすることも可能です。この柔軟性により、企業の投資が保護され、段階的なロボット導入が可能になります。.

さらに、HUMANOIDは、サードパーティ開発者がHMND 01専用のモジュールを開発できるパートナーシップモデルを確立しました。これにより、幅広い用途とイノベーションの可能性が広がります。例えば、自動車業界のアーリーアダプターは、既に特殊なトルクレンチを組み立て作業用のモジュールとして統合するテストを行っています。このような専用モジュールにより、ロボットは個々の業界や企業の特定のニーズに合わせてカスタマイズされ、その機能を大幅に拡張することができます。.

HMND 01のソフトウェアは、柔軟性と適応性も考慮して設計されています。このロボットは、ロボット開発において広く利用され、確立されたフレームワークであるROS 2（Robot Operating System 2）ソフトウェアスタックをベースとしています。ROS 2は、開発者が独自のソフトウェアコンポーネントを作成・統合できるオープンでモジュール化されたプラットフォームを提供します。HUMANOIDはコンテナ化されたタスクモジュールを採用しており、オペレーターはグラフィカルユーザーインターフェースを介してワークフローを設定・カスタマイズできます。このグラフィカルインターフェースにより、技術者以外の人でもロボットのプログラミングと操作を容易に行うことができます。.

ベーカリーチェーンにおけるパイロットプロジェクトは、HMND 01のソフトウェア柔軟性を印象的に実証しました。日中はロボットをパレタイジング作業、つまりパレットへの商品の積み上げ作業に使用し、夜間は清掃作業を行うように再プログラムしました。この切り替えは、AIビジョンモデル（物体認識から異物検出へ）とエンドエフェクタ（グリッパーからスプレーノズルへ）の交換のみで済みました。この迅速かつ容易な再プログラミングは、HMND 01の汎用性と、企業が投資を最大限に活用できることを示しています。.

もう一つの重要な機能は、適応型動作制御です。技術者以外のスタッフでも、ロボットを物理的に誘導し、望ましい動作をデモンストレーションすることで、新しい動作シーケンスをロボットに教えることができます。ロボットはこれらの動作を学習し、自律的に実行できるようになります。「デモンストレーションによるティーチング」と呼ばれるこの手法により、従来の産業用ロボットと比較して、新しいタスクの実装時間を最大60%短縮できます。これにより、ロボット工学の専門知識を持たない企業でも、ロボット工学をより身近で使いやすくすることができます。.

AI統合とセンサーシステム：リアルタイムの認識と意思決定

人工知能 (AI) と高度なセンサーシステムの統合は、HMND 01 のもう 1 つの基盤です。これらのテクノロジーにより、ロボットは周囲の環境を認識して理解し、インテリジェントな判断を下して自律的かつ効率的にタスクを実行できるようになります。.

HMND 01の認識アーキテクチャは、マルチセンサーフュージョンに基づいています。様々なセンサーが連携して、環境の包括的かつ詳細な画像を作成します。RGB-Dカメラはカラー画像と奥行き情報を提供し、LiDAR（光検出・測距）は環境の正確な距離測定と3Dマッピングを可能にし、ロボットハンドの触覚センサーは物体の触覚検知と圧力測定を可能にします。これらのセンサーからのデータは、リアルタイムで統合され、統一された空間表現に変換され、60Hzの周波数で更新されます。この高速更新レートは、動的な環境とロボットの迅速な対応能力にとって非常に重要です。.

倉庫環境において、このマルチセンサー融合は特に効果的であることが実証されています。HMND 01は、300個以上の在庫品を同時に追跡し、作業員と衝突することなく移動させることができます。産業用物体の広範な合成データセットでトレーニングされた物体認識ソフトウェアは、ピックアンドプレース作業において98.7%という優れた認識精度を達成しています。これは、対照試験における作業員の平均認識精度（95.4%）を上回っています。AIを活用した物体認識により、ロボットは複雑で雑然とした環境でも、物体を確実に識別、位置特定、そして掴むことができます。.

HMND 01の意思決定の自律性は、階層型タスクネットワーク（HTN）によって実現されています。このネットワークは、「棚3を補充する」といった高レベルの指示を、詳細かつ実行可能なサブタスクに分解します。同時に、バッテリーの状態、障害物の位置、タスクの進行状況など、様々な境界条件をリアルタイムで監視します。小売シミュレーションにおいて、HMND 01は、落下物や通路の閉塞など、予期せぬ障害物の83%を自律的に回避することに成功しました。一方、主要な協働ロボットは、同じテストで67%の成功率を達成しました。HMND 01は既に高い自律性を示していますが、まだ完全には独立していません。複雑な例外を解決するために、約17%の状況で人間の介入が必要でした。これは、人間とロボットの協働が依然として重要な役割を果たしていること、そしてヒューマノイドロボットは人間の労働者を完全に置き換えるのではなく、補完することを意図していることを示しています。.

産業応用と経済的影響：可能性と展望

HMND 01は既に様々な産業用途でその可能性を実証し、大きな経済効果をもたらしています。欧州の物流業者との協業において、HMND 01を導入したことにより、仕分けセンターの処理能力が24%向上しました。この生産性向上は主に、夜勤中にロボットを継続的に稼働させ、人間の昼勤業務を補完したことによるものです。ロボットは、夜勤中の人間にとって面倒であったり、疲労を招いたりする作業を代替することで、業務全体の効率向上に貢献しました。.

HUMANOIDは製品ポートフォリオのさらなる拡充を計画しています。HMND 01のローラーガイドバージョン（HMND 01-W）は2025年に発売予定です。これは生産ラインなどの構造化された環境に特化しており、価格を30%削減する予定です。同時に、不整地に対応する二足歩行バージョン（HMND 01-B）の開発も進めています。目標は、ロボットの障害物通過能力を向上させ、建設現場やアクセスが困難な倉庫エリアなど、より過酷な環境でも使用可能にすることです。開発目標は、高さ20cmまでの障害物通過率85%です。.

インダストリー4.0の鍵となる人間とロボットの協働

HMND 01は、産業オートメーションにおける大きな進歩を象徴する製品です。人間の適応性と汎用性と、ロボットシステムの効率性と費用対効果を融合させています。モジュール設計とAIによる知覚機能により、幅広い業界に対応する柔軟で将来を見据えたソリューションとなっています。しかし、HMND 01の成功は、さらなる技術進歩だけに頼るものではありません。ヒューマノイドロボットの普及に伴う社会倫理的課題への対応も同様に重要です。職場環境の設計、ロボットとの協働のための従業員トレーニング、そして人間とロボットの相互作用における倫理的側面といった課題への対応は、ヒューマノイドロボットを職場に円滑かつ持続的に導入するために不可欠です。HMND 01は、人間と機械が協力し合い、効率性、生産性、そして労働環境を向上させる未来の産業への道筋を示す好例です。.

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