二足歩行ロボット教材 nuvo® WALK

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12関節を制御する新開発のインテリジェント・サーボ・モジュール（ISM）は、BASIC /WHEELで学んだモータ制御機能を搭載。WALKでは、さらにシステム全体をどのようにコントロールするかという視点で、ロボットを用いて学習します。Microsoft Robotics Developer Studioを活用し、バーチャルロボットと、リアルロボットを組み合わせた充実の開発環境を提供します。

SDK 2011の新機能

Microsoft Robotics Developer Studio（RDS）の最新バージョンに対応

RDSの最新版である2008R3は、Microsoft Visual Studioに対応。グラフィカルな環境でのプロジェクト作成ができます。また、サービス間のメッセージ・スループットの向上、ロード処理の高速化、により処理速度が向上、開発・シミュレーションなどが進めやすくなります。

シミュレーションの様子を可視化するDashboard

シミュレーション環境のバーチャルロボットの各関節について、関節角度の目標値とシミュレーション結果の差異がグラフィカルに確認可能。開発したアルゴリズムやモーションをシミュレーションにて事前検証が可能です。

自由なロボット動作を実現するMotion Launcher

実際のリアルロボット、シミュレーション上のバーチャルロボット、共に、歩行時の歩幅と旋回角を任意に変更可能になりました。自律移動などのアルゴリズムを実装する際のロボットの動作の自由度が高まります。

Dashboard	Motion Launcher

製品コンセプト

機械ハードウェア

nuvo® WALKは、各脚6関節、計12関節を備えています。「1関節」＝「1モータ」＝「1自由度」であり、12自由度を持つ二足歩行ロボットであると表現することもできます。各関節の回転方向は、足首：ROLL方向とPITCH方向の2自由度、膝：PITCH方向のみの1自由度、股関節：PITCH・ROLL・YAWの3自由度です。足首、股関節は、直行軸で構成されており、逆運動学計算も容易です。

制御システム

　e-nuvoWALKは、上位システム（PC）と、関節制御部（ロボット本体）からなる、分散制御システムです。各関節のサーボ、姿勢や外界情報の取得などは、ロボット本体内部で処理を行います。また、ロボット本体から得られる情報をもとに、ロボットに何をさせるかという頭脳にあたる機能は、USB接続されたPC上で実装します。このような分散制御により、ユーザは目的に応じたレイヤでの開発業務に集中することができます。

　上位システムであるロボット制御プログラムは、マイクロソフトのRobotics Studioフレームワーク上で、構築されています。Robotics Studioは、ロボットをはじめとする高度な情報処理を目的として、マイクロソフトが開発したロボットミドルウェアで、サービス単位で記述できるコンポーネントを用いて、効率的にロボット制御アルゴリズムを開発することが可能です。また、三次元物理シミュレータ機能を備えており、リアルなロボット本体が無い場合でも、バーチャルロボットを用いて、アルゴリズムやモーションの動作確認を行えるなど、バーチャル開発環境を備えています。

　ロボット本体内部は、自動車などの車載ネットワークで標準的に利用されているCANバス（Controller Area Network）を用いてネットワーク化されています。例えば、CANアナライザを繋ぐことで、ネットワークを流れるパケットをモニタできるなど、企業の製品開発にも応用できるシステム構成となっています。

多彩なプログラミングインタフェース

　Microsoft Robotics Developer Studioを採用することで、上位アプリケーションの開発効率は、飛躍的に向上しました。

　.NET Framework（ドットネットフレームワーク）対応言語、例えば、Visual C#、Visual BASIC、Visual C++などを活用してプログラムできるため、Visual Studioといった統合開発環境を活用することが可能です。また、VPL（Visual Programming Language：後述）を用いることで、コーディングなしで、サービス間の情報遷移を記述することができます。

VPLによるシステム記述例

　VPL（Visual Programming Language）は、サービスと呼ばれるブロック間をコネクタで接続することにより、簡易なプログラミングを行うことができる新しい開発環境です。例えば、XBOX360のコントローラを用いて、実機（リアルロボット）または、シミュレータ（バーチャルロボット）を動かすプログラムは、下記のように記述できます。

動画

製品仕様

商品名 / 型番		二足歩行ロボット教材 nuvo® WALK ver.3 （イーヌーボー・ウォーク）
サイズ / 重量		約353×159×140mm、2.5kg （PC、ACアダプタは含まず）
関節自由度		足首2（×2）、膝1（×2）、股関節3（×2）計12関節
アクチュエータ	製品名	Intelligent Servo Module　ISM100C （ZMPオリジナル：双葉電子工業製）
	出力トルク	21kgf・cm （DC9.6V）
	モータドライバCPU	ルネサステクノロジ製 R5F21236 20MHz （R8C/Tiny）
	通信インタフェース	CANバス（nuvo® WALK体内LAN）
ホストPC	OS	Windows Vista / XP / 7（PCはパッケージに含まれません）
	通信インタフェース	USB 2.0
	実行環境	Microsoft Robotics Developer Studio 2008R3 / .NET Framework
ACアダプタ（付属）		入力：AC100-240V、出力：DC12V-6.5A

ユーザ事例、導入先一覧

ユーザ事例

導入先一覧　※2008年8月以降、2010年12月現在

大学、高等専門学校、専門学校、高校
- 静岡大学、広島大学、千葉工業大学、大阪産業大学、大阪産業大学、中央大学、東京電機大学、東洋大学、日本大学、福山大学、北海道大学、名古屋大学、明治大学、広島高等技術専門校、鹿児島工業高等専門学校、沼津工業高等専門学校、鶴岡工業高等専門学校
企業など
- 長野県総合教育センター、サイバネットシステム、パソナテック、フランステレコム、マイクロソフト、日本信号

資料

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二足歩行ロボット教材「nuvo® WALK」