モデルベースデザインで次世代のロボット・自動化設備開発を加速！ ～モデルベースの基礎からAI活用、PLC連携まで～

Summary

本日のテーマは「モデルベースデザイン」で、次世代のロボット自動化設備開発を加速させる方法について解説します。モデルベースデザインは、シミュレーション環境を活用して開発効率化を実現する方法であり、自動車の設計開発など様々な業界で20年以上前から取り組まれてきた手法です。また、AIピッキングとPLC連携の話題も紹介します。AIピッキングは、画像認識と天狗を組み合わせて物体を認識し、タスクプランニング、経路探索、制御計画などを行うプロセスで、マトラボシミュレーションを使用することで、開発効率が向上します。PLC連携では、自動コード生成とヒルズを使用して、プロトタイピングから実機環境への移行を効率化します。これらの技術を活用することで、労働力不足など現代の課題に対処し、自動化設備の開発を加速化することが可能です。

Takeaways

• 📈 モデルベースデザインは、開発効率化を実現する手法で、自動車の設計開発など様々な業界で20年以上前から活用されています。
• 🤖 ロボット自動化設備の開発では、スケールが大きいと生産数が少ないという特徴があります。
• 🔍 AIピッキングの要素には、タスクプランニング、認識アルゴリズム、経路探索、制御などが含まれます。
• 🚀 マトラボシミュレーションリンクは、ロボットハードウェアを購入する前からシミュレーション環境を構築し、開発の効率化に貢献します。
• 📹 今回の例題では、PVCプラスチックパイプのピッキングや果物のピッキングなど、新しいワークフローが紹介されています。
• 🔧 PLC連携の自動コード生成では、SIMリンクPLCコーダーを使用して、STコードを生成し、テストベンチで動作確認ができます。
• 💻 3Dアニメーションは、アンリアル環境で動作し、リアルタイムハードウェアを使用することで、実際の動作をシミュレーションできます。
• 🔗 ロボットアームのAIピッキング開発では、画像認識と天狗の両方を活用し、ディープラーニング手法が主流となっています。
• 📚 モデルベースデザインの適用フェーズには、MILS（モデルインザループシミュレーション）、RCP、ラピッドコントローラープロトタイプ、PCG（プロダクションコードジェネレーション）が含まれます。
• 📈 労働力不足などの現代の社会問題に対して、モデルベースデザインの活用が注目されており、自動化設備開発の加速に期待されています。
• 🌐 最新版のマトラボは、ロス2の環境にも対応し、ビジョントランスフォーマーなどの画像認識のディープラーニング手法にも対応しています。

Q & A

モデルベースデザインとは何ですか？

モデルベースデザインは、シミュレーション環境を活用して開発効率化を実現する方法です。従来の実機検証で把握していたような不具合を設計段階で把握し、手戻りを削減する効果があります。

AIピッキングとはどのようなプロセスで行われますか？

AIピッキングは、タスクプランニング、認識アルゴリズム、経路探索、干渉チェック、制御計画など、複数のプロセスを経て行われます。これらのプロセスを通じて、ロボットアームが効率的に作業物をピッキングし、移動させることができます。

PLCとは何ですか？また、モデルベースデザインとどのように連携しますか？

PLCはプログラマブルロジックコントローラーの略で、産業自動化において使用される制御装置です。モデルベースデザインとPLCは、自動コード生成やテストベンチを使用して連携し、開発者の作業を効率化します。

シミュレーションと実際のハードウェアの間にはどのような相違点がありますか？

シミュレーションは、実際のハードウェアを模擬することで、安全かつ費用をかけずにテストを行うことができますが、実際のハードウェアとは多少の違いがあります。そのため、シミュレーションの結果を実際のハードウェアで検証し、調整する必要があります。

リアルタイムハードウェアとは何ですか？

リアルタイムハードウェアは、産業用プロトコルへの対応で非常に高速なサイクルで動作することが可能なハードウェアです。開発では、リアルタイムハードウェアが強力なツールとなり、迅速な開発サイクルを実現します。

AIピッキングにおける画像認識はどのように行われますか？

AIピッキングでは、画像認識のためにディープラーニングの手法が用いられます。物体を認識するために、画像を撮影し、再学習を行い、特定の物体を抽出して認識します。

シミュレーション環境での実機テストとは何ですか？

シミュレーション環境での実機テストとは、仮想環境で構築された環境で実際のハードウェアと同様の動作をテストすることを指します。これにより、実際のハードウェアに比べてコストを削減しながらも、同様のテスト結果を得ることができます。

PLC連携における自動コード生成の利点は何ですか？

自動コード生成により、手動でのコーディングの手間が省け、ミスや手違いのリスクが低減されます。また、開発時間を短縮し、効率的な開発サイクルを実現することができます。

3Dアニメーションを使用する際のFBX形式とは何ですか？

FBX形式は、3Dアニメーションで使用されるデータ形式です。シミュレーション環境で使用される3DモデルをFBX形式で出力することで、アニメーションやシミュレーションの各種機能を活用して、詳細な動作を表現することができます。

ロボットアームのAIピッキングの例題で使用されるPVCプラスチックパイプとは何ですか？

PVCプラスチックパイプは、AIピッキングの例題で使用される物体のひとつです。ロボットアームがこのパイプを認識し、ピッキングして他の場所に移動させる動作をシミュレーションすることで、AIピッキングの効果を検証します。

労働力不足の背景の中で、モデルベースデザインの重要性は何ですか？

労働力不足の背景下では、自動化が求められますが、モデルベースデザインはその自動化プロセスを効率化し、開発サイクルを短縮する効果があります。これにより、労働力の不足を補うための自動化設備の導入を迅速に行うことができます。