卵を立たせ、走らせる。ASPINAのテクノロジー・ソリューション

探検家クリストファー・コロンブスは、卵を立たせて自らの偉業を示しました。「卵を立たせるという困難に思えることを、挑戦する姿勢、新しいアイデア、十分に備わった力量で実現する」。そして5世紀の時を経て、私たちは、立った卵をさらに走らせることでその逸話を超えようと考えました。

「Plegg」は自分の傾きをセンサーで検出し、車輪を動かす2つのモータを適切に制御することでバランスを保ちます。ASPINAでは、このバランス制御を非常に短い周期で繰り返すことで、なめらかな走行と安定した静止を実現する「倒立振子」の技術を活用して「Plegg」を開発しました。

「倒立振子」とは、重心が高い位置にあるものを、立たせたまま動かす制御システムです。通常の「倒立振子」による制御では、卵のような形のものを二輪で立たせると、前後に揺れながら静止するようになるのですが、ASPINAが持つモーションコントロール技術による「倒立振子」では、ピタリと止まって静止しているかのように制御できます。

「倒立振子」の実現には、モータの回転制御だけでなく、1つのマイコンで2つのBLDCモータを電流ベクトル制御し、完全同期で2軸の位置制御を行ったり、モーションセンサー（3軸加速度、3軸角速度）による姿勢のセンシングなどが必要になります。そこには、ASPINAがこれまでに蓄積していたモーションコントロール技術や、傾きに応じて正確にモータ制御するトルク制御技術などが活かされました。

一方で、「Plegg」を決められたエリアの中で二輪走行させるために、「Plegg」が自らの位置情報をホストマシンに無線通信で送信し、ホストマシンが全ての状態を管理して指令を送るシステムを、今回新たに構築しました。当初ASPINAでは「Plegg」の上部に魚眼カメラを取り付け、周囲に設置されたマーカーを読み取らせて位置検出を行うことにしました。ところが、魚眼カメラのカラー画像をそのまま使えば蛍光灯など他の光が入ってしまい、外乱によってマーカーの判別が難しくなることがわかりました。そこで、魚眼カメラに特殊な改造を行い、設置するマーカーも工夫する事で外乱を防止しました。

ASPINAは半世紀以上にわたり、モータの開発・製造だけでなく、モータを組み込んだ製品として光学ドライブや印刷機器、最近では業務用ハイスピードカメラや福祉機器などを開発・製造する事業も展開してきました。

このような事業展開を推進するために、ASPINAにはモータ技術だけでなく、画像・映像処理技術やロボット制御技術、無線通信技術など様々な要素技術を保有しています。さらに、外観デザインから機構設計、電源管理、さらにはデータ処理に関わる回路のハードウェア設計や、ファームウェアなどのソフトウェア設計に関わる技術や人材が蓄積されています。

ASPINAでは展示会などでお客様が「Plegg」を見ていただくことで、もともとお客様が持っているアイデアに火をつけ、お客様の製品開発が進んでいくと考えています。

実際に、ある企業の方が展示会での「Plegg」が動く様子を見て、自社が作っているロボットの筐体を移動させる台車に応用できないかと相談されました。「Plegg」はデモストレーション用に作られた小さなロボットなので、そのままでは使えません。そこで、ASPINAでは「Plegg」の専用基板を作って2軸のモータを回すことで、お客様のニーズに応える台車ユニットのサンプルを完成させました。