スマート工場を実現する技術に反響続々
Factory Innovation Week 第9回スマート工場EXPOスペシャルレポート

「工場で電波環境が悪く、作業中のAMR（自動走行搬送ロボット）が戻ってこないことがある」といった課題はありませんか。当社では電波がつながらない問題について、電波伝搬シミュレーションを行い、改善案を提案しています。
今回ブースでは、6面アンテナを搭載した無線サーベイ装置を展示しました。6面アンテナは立方体となっており、Wi-Fiや5Gなど様々な周波数をどの面でどのくらいの強さの電波を受けたかがわかるため現場の課題をより詳細に解析できるのがメリットです。
６面アンテナで現場の電波環境を測定した後に、電波伝搬シミュレーション評価を行うため現場のモデル化を行います。現場については図面やCAD図があれば手動でモデル化できますが、ない場合でも3Dスキャナーの測定データからCADモデルを生成可能です。
そして測定データと作成したモデルをもとに、電波伝搬シミュレーション上で現場の電波伝搬環境を詳細に再現します。その後、Wi-Fiのアクセスポイントの設置位置を変更したシミュレーション評価を行うことで、アクセスポイントの位置の最適化や無線機の性能改善検討を行います。

工場内で作業者の安全を検知するための技術として、画像等の2Dセンシングがよく使われます。しかし複数のロボットや人が混在すると接近検知が困難であったり、安全領域が広すぎて近づくだけでロボットが停止して作業効率が低下したり、といった問題があります。
今回ご紹介したのは、空間全体をリアルタイムで3Dスキャンすることで、常に動く人とロボットの距離を監視する3Dリアルタイムセンシングの技術です。
ブースでは機器の付近に危険エリアを仮想で設置し、手を近づけるとアラームが鳴るデモを実現しました。3台の3Dセンサーを設置し、3㎡の空間をスキャンして3D点群化しています。写真にある赤い土管のようなイメージの部分が仮想空間上に作った安全柵で、私たちがバーチャルフェンスと呼んでいるものです。バーチャルフェンスに手を近づけてみると、アラームが鳴ります。アラームが鳴ることでロボットを停止させたり、速度を落としたりといった利用を想定しています。

今回の出展では、天井に独自AIを搭載した全方位カメラを取り付けて、フォークリフトと人との接近を検知した時、モニターにアラームをリアルタイムで表示するデモを行いました。
この技術は全方位の歪んだカメラ映像でも高精度に検出できるのが大きな特徴です。一般にAIの検知精度を高くするには大量の学習データが必要です。特に全方位カメラのように特殊な画像は収集するのが難しく、精度が出にくいという問題がありました。そこで当社ではCGで学習データを作成したり、少量の映像データをアノテーションしてデータを増やしたりして精度を出しています。
デモで設置した全方位カメラは、半径5m～10mの範囲で検出できるようにAIが学習しています。こうした広範囲を撮影できる全方位カメラを活用することで、カメラの設置台数を少なくし、安価にシステムを構築できるのもメリットの一つです。 またAIはハイスペックのPCで処理することが多いのですが、カメラのAIチップ上に搭載することで、コストを抑えるだけでなく映像データの漏えいを防ぐこともできます。

今回の出展では、NVIDIA Omniverse™を活用した群制御アルゴリズムのデモを実施しました。Omniverseは、工場のレイアウトを作成・変更する際によく使用されているデジタルツイン・プラットフォームです。デジタルツインとして工場が仮想空間に再現され、鮮明な映像で確認できるのがモニターからでもわかっていただけると思います。
群制御アルゴリズムは当社の技術で、複数の搬送ロボットの高効率な搬送を実現します。実際に工場でAMRやフォークリフトを自動運転する際は、出発点と到着点の経路上に人や別のAMRが移動していたり、荷物が散乱していたりします。衝突は避けなければなりませんし、必要以上に遠回りすると作業が非効率になります。
群制御アルゴリズムは、こうした障害物にぶつからないように、各々がゴールにたどり着くまでのルートを最適化する技術です。Omniverseとシミュレーションと組み合わせることで、アルゴリズムを実行した結果がリアルな映像で確認できます。

Factory Innovation Week全体で期間中約87,000人もの方に来場いただき、当社のブースでも多くのお客様にデモを体感していただきました。様々なデモを実施することで、お客様のニーズや課題を伺うことができたのだと思います。こうしたお客様の声を今後の開発に反映していきたいと考えています。