ロボット工学とロボット：それは何か、どんな種類があり、どのように使われるのか
ロボット工学は、科学と技術が交わる分野であり、その成果として「ロボット」と呼ばれる機械が生み出されます。ロボットは人間の行動を代替したり再現したりします。ポップカルチャーでは、R2-D2、オプティマス・プライム、ウォーリーなどのロボットが常に人気を集めてきました。その構想は一見非現実的に思えますが、私たちが想像するよりもはるかに先を見通したものである可能性があります。新たな知能や機械的能力のおかげで、将来人類が自分たちのR2-D2を作り出すことも十分にあり得ます。
ロボットとは何か？
ロボットとは、ロボット工学の分野で作られるプログラム可能な機械であり、人間を支援したり、人間の動作を模倣したりできるものです。
ロボットは当初、単調な作業（例えば、ベルトコンベア上での自動車組み立て）を行うために作られました。しかしそれ以来、その用途の範囲は広がってきました。
現在、ロボットは消火、家の掃除、複雑な状況での救助支援などの作業を行えます。ロボットにはそれぞれ自律性のレベルがあり、人間が操作するボット（完全に制御された作業を行う）から、外部からの影響を受けずに作業を行う完全自律型の機械まで様々です。
技術の発展に伴い、ロボット工学と見なされる範囲は広がっています。2005年には、全ロボットの90%が自動車を組み立てていました。こうしたロボットは主に、自動車の特定の部品を溶接またはネジ留めする機械アームで構成されていました。
現在、ロボット工学の定義は拡大し、地球環境の調査、法執行機関の支援、医療のあらゆる分野で使用されるボットの開発、製造、利用を含むようになりました。
ロボット工学の世界が広がっているにもかかわらず、ロボットには変わらない特徴があります：
- すべてのロボットは何らかの機械構造で構成されています。機械的な側面によって、ロボットは設計された環境で作業を行うことができます。例えば、Mars 2020ローバーの車輪はチタン製のチューブで作られており、「赤い惑星」の過酷な条件でも安定して走行できます。
- ロボットには、機構を制御し作動させる電気部品が必要です。ほとんどの機械の動力には電流が必要です。
- ロボットには一定レベルのコンピュータプログラミングが組み込まれています。何をすべきかを指示するコードがなければ、ボットは単純な機械の部品にすぎないでしょう。プログラムのおかげで、いつ、どのように作業を行うかを把握できます。
人工知能とソフトウェアは発展を続けています。これらの分野の進歩により、ロボットは近いうちにさらに賢く、よりエネルギー効率が高くなるでしょう。また、スマートファクトリーの中心であり続け、より複雑な課題を解決し、世界のサプライチェーンの安全確保にも貢献するでしょう。ロボット産業はまだ若いものの、SF作品が夢見ることしかできなかった大きな成功をすでに約束しています。
ロボットの種類
機械式ロボットは、それぞれの作業を効率的に行うために、さまざまな形状やサイズがあります。全体として、ロボットは構造、機能、自律性の度合いが異なり、長さ0.2mmのRoboBeeから全長200mのロボット船Vindskipまであります。これらは人間の能力では不可能な作業のために作られています。ロボットには次の5種類があります：
- 事前プログラムされたロボット。管理された環境で動作し、単純で単調な作業を行います。例えば、自動車組立ラインのロボットアームは、ドアの溶接やエンジンへの部品の取り付けなど、一つの機能だけを担います。このようなロボットの役割は、人間よりも速く効率的に機能を果たすことです。
- ヒューマノイドロボット。人間の振る舞いを再現または模倣します。こうしたロボットは通常、人間に似た動作（走る、跳ぶ、物を運ぶなど）を行います。時には人間に似た顔を持つこともあります。human-like ロボットの代表例として、Hanson RoboticsのSophiaやBoston DynamicsのAtlasがあります。
- 自律型ロボット。人間のオペレーターとは独立して動作し、通常は人間の監視を必要としないオープンな環境での作業を目的としています。これらの独特な機械は、周囲の世界を認識するためのセンサーと、次の最適な動きを決定するための意思決定構造を用いています。例えば、ルンバのような掃除ロボットは、センサーを使って家の中を自由に移動します。
- 遠隔操作ロボット。無線ネットワークを通じて人間が距離を置いて操作できる半自律型のボットです。通常、極端な地理的条件や気象条件下で動作します。例えば、人が操縦する水中ロボットは、石油流出時に海底パイプラインの漏れを修理するために使用されます。
- 拡張ロボット。現在の人間の能力を向上させたり、失われた能力を代替したりします。この分野は急速に発展しており、将来のロボットは人間の定義そのものを変え、より速く、より強くする可能性があります。このような現代的な機器の例として、ロボット義肢や、重い物を持ち上げるために使われる外骨格があります。
ロボットの利用
ロボットには多くの利用法があり、そのため未来の理想的な技術となっています。近い将来、病院、ホテル、さらには道路など、至るところでロボットを目にすることになるでしょう。
ロボット工学の応用：
- 山火事への対応支援；
- 工場で人間と共に働くこと；
- 高齢者の話し相手となるコンパニオンロボット；
- 外科医の補助；
- 食品や荷物の配達；
- 自律型の家庭用ロボット；
- 倉庫内での物品の検索と運搬の支援；
- 自然災害後の捜索救助活動用ロボット；
- 紛争地域における地雷探知機。
製造
製造業は、ロボットの最も古く、最もよく知られた利用者です。こうしたロボットやコボット（人と協働するボット）は、自動車や産業機器の効率的なテストと組み立てに使われています。現在、300万台以上の産業用ロボットが使用されています。
物流
多くの小売業者や物流企業にとって、運搬、処理、品質管理を行うロボットは不可欠になりつつあります。物流企業は倉庫内だけでなく道路上でもロボットを利用し、時間を最大限に活用して商品を届けています。
今この文章を読んでいる間にも、ロボットは商品を棚から取り出し、倉庫内で運び、梱包しています。将来、人々は自律的に荷物を玄関まで届ける物流ボットと顔を合わせることになるかもしれません。
家庭
こうしたロボットはもはやSF作品の中の存在ではありません。家庭のあらゆる場所で見ることができ、家事を手伝ったり、スケジュールを知らせたり、子どもを楽しませたりします。自動芝刈りからプール掃除まで、あらゆることができるほど進化しています。
移動
自動運転車はもはや作家の想像の産物ではありません。文字通り世界を席巻しつつあります。Tesla、Ford、Waymo、Volkswagen、BMWは、人々がただくつろいで移動を楽しめるように取り組んでいます。
医療
この分野でも、ロボットは大きな成果を上げています。これらの機械の助け手は、外科手術からリハビリテーションまで、医療のほぼすべての分野で使われています。例えば、Toyotaの医療ロボットは人々が再び歩けるようになる手助けをし、TUGロボットは薬から清潔なシーツまで、病院内で必要なものを届けています。
コロナウイルスのパンデミックへの対応を加速するため、製薬会社はロボットを使用し、コロナウイルス検査用の綿棒の封入や人工呼吸器の製造を行いました。
