ロボットがギネス世界記録を達成　24時間で domino 10万個を並べる

2021年9月26日, 18:00

新しいロボット「ドミネーター」（Domino Robot, Dominator）が、24時間強で10万個のドミノを並べ、ギネス世界記録を樹立した。ドミネーターはYouTube投稿者でNASAの元エンジニアであるマーク・ローバーが開発した。このロボットは長期にわたる過酷な作業の成果である。この風変わりなボットの開発では、ローバーをスタンフォード大学の新入生2名とソフトウェアエンジニア1名が手伝った。

プロジェクトの概要

開発チームは1万4000行以上のコードをプログラムし、全方向輪や3Dプリンターで印刷したホッパーなどの部品をロボットに搭載した。目的は「ひとつのことだけが非常に得意な、フレンドリーなロボット — つまり、大量のドミノを本当に速く並べること」を作ることだった。

プロのドミノ職人リリー・ヘヴェシュとは異なり、ドミネーターは300枚のタイルを同時に扱う能力を活かし、人間の約10倍の速さで作業した。ロボットが9000個以上のドミノを並べるのにかかった時間は約2時間だった。

ドミネーターはプロジェクトの顔ではあるが、効率の大部分は別個の仕分け機構によるもので、これはKuka製のロボットアームと約5kmのHot Wheelsのトラックで構成されている。一連のコンベアベルトがドミノを色ごとに移動させ、アームがそれを適切なシュートに入れる。ドミネーターが補充ステーションに来ると、下部のプラットフォームがスライドして、3Dプリンターで作られたホッパーに、一度に300個並べるのに必要なドミノをすべて瞬時に装填する。こうして待機時間は最小限に抑えられる。

プロジェクトの最後の成果として、経験豊富なドミノ職人7人のチームが『スーパーマリオブラザーズ』風の壁画を作るのに約1週間かかるところ、ドミネーターは1日をわずかに超える時間で完成させた。

誕生の経緯

このプロジェクト全体は2019年5月に始まった。ある講演の後、マーク・ローバーは「ずっとやりたかったのに、できなかったことは何か」と尋ねられた。彼は、一晩でジムに大量のドミノを並べてくれるロボットという構想を持っていたが、いくつかのプロトタイプを作ろうとした（うまくいかなかった）と答えた。

そこで、ロボット工学、エンジニアリング、科学に熱中していたアレックス・バウコムは、ロベールに電子メールを送り、このようなプロジェクトの手助けができると伝えました。スタンフォード大学の学生2人もプロジェクトに関心を示し、こうしてチームが生まれました。

最初の「ブレインストーミング」の後、研究者たちはいくつかの明確な問題に直面しました。プロジェクトの規模と位置特定です。当初マークは最低10万個のドミノを並べたいと考えていました。初期のプロトタイプでは、ロボットがすべてのドミノを運び、一度に1つずつ配置していました。計算すると、10万個のドミノの重さは約850kgで、休みなく1つずつ配置すると3.5日かかる可能性があります。さらに、ロボットはドミノ同士が倒し合えるほど近くに置く必要がありましたが、すでに置かれたドミノを倒さないほど近すぎてはいけませんでした。

したがって、ロボットは自分の位置を非常に正確に把握する必要がありました。もう一つの深刻な課題は、正確な走行制御を確保することでした。長期にわたる試験と複数のプロトタイプの製作を経て、ロボットのすべての部品が所定の位置に収まりました。残るは試験の規模を拡大し、何が壊れるかを確かめることだけでした。

最終版のロボットは、センサーのおかげで倉庫内を移動する際により正確に位置を特定できるようになりました。長距離移動時の角度追跡が大幅に改善されたためです。エンジニアは「安全」機能を追加しました。通信に問題が生じた際にボットがドミノに突っ込むのを防ぐため、モーターを自動的に停止させる機能などです。

信頼性の問題をすべて解決した後、ロボットは見事に任務を果たし、わずか24時間の稼働で10万個以上のドミノを設置しました。

ドミネーターの構成

ドミネーターの機器は多くの部品から構成されています。本体は鋼鉄製のベースプレートを備えたフレームで作られ、その上に駆動システムが取り付けられています。ボットの前部には大きなトレイがあり、ドミノを格子状に300個まで配置できます。格子へのドミノの配置を容易にするため、3Dプリンターで印刷されたじょうごが使われています。

ロボットの後部には小さなカウンターウェイトが取り付けられており、後輪が滑らないように地面との十分なグリップを確保しています。本体は3つの全方向輪で移動します。これらの車輪の特殊な制御により、ロボットは任意の方向へ自由に動くことができ、次の部品を設置するためにドミノを正確に配置する上で極めて重要です。

超高精度でかなりパワフルなClearPathモーターは、1:4のベルトドライブを介して車輪に接続されており、90kgの重さのロボットを動かすのに十分なトルクを車輪に与えることができます。すべてのモーターは一対のリチウムポリマーバッテリーから給電されます。

電子機器に関しては、ロボットの主要な「頭脳」はRaspberry Pi 4で動作しており、高レベルの通信、重い計算、意思決定をすべて担当します。USBハブを介して、下向きの2台のカメラ、内蔵のMarvelmind GPSセンサー、そしてClearCoreモーターコントローラーに接続されています。

ここまでが、ロボットの主要なハードウェアコンポーネントに関する説明です。ドミネーターのソフトウェアはゼロから開発され、3台の異なるコンピューターに分散配置されました。ロボットに必要な主要コンポーネントの一つは、ロボットが従うべき経路を生成する方法でした。エンジニアはまた、ロボット専用の制御システムも開発しました。