概要
ロボットSWを作成するためには、ロボットHWが必要です。
ROSでまとめもに制御できるAVGを作るためにここではスペックの設計をします。
既存のロボットや住居の規格を参考にしながら
ロボットへの要求
ここでは一般家庭の室内を走るAGVを作っていきます。ロボットへの主な要求としては以下になります。
- 一般家庭の室内を人混在環境で走行できる
- 一般家庭内にある多少の段差は越えられる
- 500mlペットボトル数本を運べる
- ロボット本体に操作用のUIを装備している。
- バッテリーで数時間駆動できる。
今回のロボットの仕様
結論としては、参考で記載するServiのスペックに近いものになります。
サイズ等
- 幅：450mm以下
- 旋回半径：350mm以下
- 高さ：850mm以上(机の上の物を認識するため)
- 重量：20kg程度
- バッテリー容量：約100Wh
駆動系
- タイヤサイズ：120mm以上（whillの半分以上）
- 最大速度：0.5m/s（これよりも上を求めることはない）
外界センサー
- LIDAR(2D) x1(前方)
- RealSenseD435 x1
- バンパーセンサー
UI
- Androidタブレット搭載
- カラーLED
設計の参考
AGVノスペック設計の参考となる既存のロボットや規格を見ていきます
既存のロボット系のスペック
既に世の中には様々なサービスロボットがあります。それらのスペックを参考にしてみましょう。
Roomba980
言わずと知れたお掃除ロボットです。家の中を縦横無尽に動き回っています。世界で一番売れているロボットですね。
参考ページ：https://www.rentio.jp/matome/2019/02/roomba-size/
- 高さ：92mm
- 直径：352mm
- 重さ：3.9kg
- 駆動方式：差動2輪+キャスターx1
- タイヤ間隔：235mm
- 超えられる最大段差：20mm
- 最大速度：500mm/s
- センサー：バンパー、上後ろ方向カメラ（VisualSLAM）
Servi
最近焼肉キングなどに導入されて話題の配膳ロボットです。SoftbancRoboticsが取り扱っています。個人的に最近一押しのロボットです。
参考ページ：https://www.softbankrobotics.com/jp/product/servi/spec/
- 高さ：1046mm
- 幅：462mm
- 奥行：486mm
- 重さ：35kg
- 駆動方式：差動2輪+キャスターx2?
- センサー：Lidar(前面)、realsense(前面)、ボタンx2
- 最大積載量：30kg
- 検出可能な障害物の最小高さ：40mm
- 走行可能な最小通路幅：600mm
- 最大速度：0.55m/s(2km/h)
- 超えられる最大段差：5mm
- 稼働時間：10~12時間
PuduBot
こちらもServiと似たようなものですが、より大型の機体です。こちらもSoftbancRoboticsが取り扱っています。
参考：https://www.elmo.co.jp/lp/robot/?utm_source=google&utm_medium=cpc&gclid=Cj0KCQiA-qGNBhD3ARIsAO_o7ymjmu47LCzgd8FdkkfWz_FOazbUBLebthmRwKeE7_FwM1OXrlXZAXoaAmZZEALw_wcB
参考：https://www.arona.si/wp-content/uploads/2021/01/pudubot-aronatm-1.pdf
- 高さ：1288mm
- 幅：500mm
- 奥行：516mm
- 重量：35kg
- 最大速度：0.5~1.2m/s
- 最大積載量：30kg
- 稼働時間：10~24時間
WHILL(modelF)
最近よく見かける電動車いすです。
参考：https://whill.inc/jp/model-f
- 高さ：855mm
- 幅：555mm
- 奥行：935mm
- 重量：26.7kg
- バッテリー：2.7kg(25.3V 10.6Ah)
- 最大速度：1.66m/s(6km/h)
- 登坂能力：10deg
- 段差乗り越え能力：3.5cm
- タイヤサイズ：直径265mm、幅55mm（model C）
CarriRo Fork(ウォーキータイプ)
家庭用ではなく倉庫内を動く自律型フォークリフトです。TOYOTA L&FとZMPが共同で開発している。ちょっと毛色は異なりますが参考までに
- 高さ：2165mm
- 幅：1050mm
- 奥行：2540mm
- 重さ：2167kg
- 最大速度：1.5m/s(無積載)、1.0m/s(積載)
- 可搬重量：650kg
- センサー：レーザー検知、赤外線センサー検知、バンパセンサー
まとめ
| 項目 | Roomba | Servi | PuduBot | WHILL | CarriRo Fork |
|---|---|---|---|---|---|
| 幅x奥行 | Φ352mm | 462x486mm | 500x516mm | 555x935mm | 1050mmx2540mm |
| 高さ | 92mm | 1046mm | 1288mm | 855mm | 2165mm |
| 重さ | 3.9kg | 35kg | 35kg | 26.7kg | 2167kg |
| 駆動方式 | 差動2輪 | 差動2輪 | 差動2輪 | 差動2輪 | 差動2輪 |
| 移動速度 | 0.5m/s | 0.55m/s | 1.2m/s | 1.66m/s | 1.5m/s |
| 段差乗り越え能力 | 20mm | 5mm | 20mm? | 35mm | 50mm? |
| 車輪直径 | 約70mm | ? | ? | 約200mm | ? |
| センサー(画像) | 上SLAMカメラ | 上SLAMカメラ？ | 上SLAMカメラ | x | ? |
| センサー(障害物) | バンパー、前赤外線 | realsensex3, 前2Dlidar | 前depth,後ろ2Dlidar | x | 2Dlidar |
| センサー(他) | 段差センサー | レーザーリフレクター | |||
| UI | 押しボタン, LED | 押しボタン, タッチパネル、LED | 緊急停止ボタン, タッチパネル | ジョイスティック, LED | ? |
| 可搬重量 | x | 30kg | 30kg | 115kg | 650kg |
| バッテリー | 14.4V 3.3Ah | ? | 15.6Ah | 25.3V 10.6Ah | ? |
| 稼働時間 | 1.5h | 10~12h | 10~24h | 16km走行 | ? |
室内環境の参考資料
ショッピングカート
スーパーなどで使われる手押しのカートです。
参考：https://www.monotaro.com/p/2330/5285/
- 高さ：920mm
- 幅：490mm
- 奥行：650mm
- 重量：6kg
住宅の廊下幅・ドア幅
- 廊下幅：780mm
住宅は「尺モジュール」と言って910mmの格子に沿って設計することが多いそうです。廊下のサイズとしては壁芯910mmで有効幅780mmが標準的なサイズとなります。 - ドア幅：700mm
また同様に尺モジュールに一般的な105角の枠がつくと内寸が805mm、これに枠の内側の出っ張りや、90開いたドアが干渉する分を考えると広くみて700mmが有効幅です。トイレ用のドアはもう少し狭くなって有効幅は広く見て600mm程度が上限になります。
机の高さ
- 事務机：700~760mm
- ソファーテーブル：630~670mm
机の高さはJISに規格があり1号(460mm)~6号(760mm)が規定されています。JOIFAによると、オフィスデスクではこの規格はあまり使われていなく、720mmが標準のようです。
またソファー用の机としてはそれより低い物が主流です。
参考：https://aflat.asia/coordinate/guide/layout-plan/step2/dining-table/height/index.html