ロボット工学

ロボット工学（ロボットこうがく、）は、ロボットに関する技術を研究する学問。

ロボットの手足などを構成するためのアクチュエータや機構に関する分野、外界の情報を認識・知覚するためのセンサやセンシング手法に関する分野、ロボットの運動や行動ロボットの制御に関する分野、ロボットの知能など人工知能に関する分野などに大別される。

解説 語源としてはアイザック・アシモフが自著の一連のロボットが登場するSF小説のために、robotに物理学（）などに使われている語尾「-ics」を付けることで作った造語である。アシモフの小説内に出てくる「ロボット工学三原則」は、以降のロボット物SFに大きな影響を与えたのみならず、現実のロボット工学においても研究上の倫理的指標のひとつとなっている。また、「ロボティクスの父」や「ロボットの父」と呼ばれることもあるジョセフ・F・エンゲルバーガー博士はアシモフの小説に影響されていた。

ロボット工学の分野では、作業を自動化し、人間ができないようなさまざまな仕事をこなす機械を開発している。ロボットは様々な場面で様々な目的で使用されるが、今日ではその多くが、危険な環境（放射性物質の検査、爆弾検知、除染など）や製造工程、あるいは人間が生存できない場所（宇宙、水中、高温下、危険物質や放射線の洗浄・封じ込めなど）で使用されている。

今日、ロボット工学は技術の進歩に伴って急速に成長している分野であり、新しいロボットの研究、設計、製造は、国内、商業、軍事など、さまざまな実用的な目的に役立っている。多くのロボットは、爆弾の信管除去、不安定な廃墟での生存者の捜索、鉱山や難破船の探索など、人間にとって危険な仕事をするために作られている。

人工生命や生成的人工知能（生成AI）もロボット工学の関連分野として研究されている。有機分子でできた複製ロボットはナノテクノロジーと関連する。

FAIRのリサーチ・ディレクターであるDhruv Batraは、生成AIは注釈のない学習のシグナルとして使われるようになると考えている。

歴史

自動制御という意味でロボット工学の歴史について遡ると、古代ギリシャ時代には水力自動ドア（ピストンシリンダーパイプ）があり、日本の江戸時代にはからくり人形があった。しかしこれらは外界と内部の相互作用で反応を変えるものではなく、あくまで単純な応答を返す時計のようなものだとみなすこともできる。しかしあくまでロボット工学領域内にとって重要なのはソフトウェアではなく「モーター制御の精緻さと柔軟性およびセンサー」であるので、現代のロボットの基礎であることは否定できない。高度で人間のようなロボットを実現するには、ソフトウェアとなる汎用人工知能と身体であるハードウェアそれら2つをうまくすり合わせた状態を模索していく必要があると考えられる。

ロボットの中には、操作にユーザーの入力が必要なものもあれば、自律的に機能するものもあるが、自律的に動作するロボットを作るというコンセプトは古典時代にまで遡ることができ、ロボットの機能性や潜在的な用途に関する研究が大きく広がったのは20世紀に入ってからである。 年内容ロボット名発明者紀元前10世紀『列子』に見られる、オートマタに関する最も古い伝承の一つ。周の穆王と出会った工人（ものづくり職人）の偃師（えんし）は、人間そっくりの外見をもつ、歌って踊る人形を披露したという。王の目の前で人形を分解してみせると、中には肝臓、胆嚢、心臓、肺、脾臓、腎臓、腸、胃、骨、関節などがあり、すべて革、木、膠、漆などでできていた。これらのなかから心臓を取り除くと人形は声を出せず、肝臓を取り除くと視力が失われ、腎臓を除くと歩くことができなかったという。偃師紀元前8世紀叙事詩「イーリアス」に、炎と鍛冶の神ヘーパイストス（ヘパイストス）がつくった「自分で歩くことのできる真鍮の三脚器」と「少女のような姿の黄金の召使い」（金製の群像）が登場する。真鍮の三脚器、黄金の召使いホメロス紀元前420年頃木製の蒸気で推進する鳥で、飛ぶことができる。飛ぶ鳩タレントゥムのアルキタス紀元1世紀以前アレクサンドリアのヘロンの著書『Pneumatica and Automata』には、消防車、パイプオルガン、コイン式機械、蒸気機関など、100 種類以上の機械とオートマタの説明が記載されている。クテシビオス、ビザンツのフィロン、アレクサンドリアのヘロンら12世紀初期のヒューマノイドオートマトン、プログラム可能なオートマトンバンド、ロボットバンド、手洗いオートマトン 、自動で動く孔雀al-Jazari (Islamic artist) , Encyclopædia Britannica.。アル＝ジャザリ1495年ヒューマノイドロボットの設計。機械の騎士レオナルド・ダ・ヴィンチ1560年代時計仕掛けの祈祷師。ローブの下に機械の足が組み込まれており、歩行を模倣した。ロボットの目、唇、頭はすべて生きているような動きで動作が可能。時計仕掛けの祈祷師ジャネッロ・デッラ・トッレ1738年食べたり、羽ばたいたり、排泄したりできる機械のアヒル。消化中のアヒルジャック・ド・ヴォーカンソン1898年ニコラ・テスラが初の無線操縦船を披露。テレオートマトンニコラ・テスラ1903年レオナルド・トーレス・ケベドはパリ科学アカデミーでテレキノを発表。テレキノは、人命を危険にさらすことなく飛行船をテストするための、さまざまな動作状態を持つ無線ベースの制御システムA. P. Yuste. Electrical Engineering Hall of Fame. Early Developments of Wireless Remote Control: The Telekino of Torres-Quevedo,(pdf) vol. 96, No. 1, January 2008, Proceedings of the IEEE.。彼は約100フィート離れた三輪車を制御して最初のテストを実施。これは、無線制御の無人地上車両の最初例Randy Alfred, "Nov. 7, 1905: Remote Control Wows Public", Wired, 7 November 2011.。テレキノレオナルド・トーレス・ケベード1912年レオナルド・トーレス・ケベドは、チェスをプレイできる最初の真の自律型マシン「エル・アジェドレシスタ」を製作した。人間が操作するタークとアジーブとは対照的に、エル・アジェドレシスタは、人間の指示なしでチェスをプレイするために構築された統合オートマトンを備えていた。3つのチェスの駒でエンドゲームのみをプレイし、白のキングとルークを自動的に動かして、人間の対戦相手が動かした黒のキングをチェックメイトしてみせた。エル・アヘドレシスタレオナルド・トーレス・ケベード1914年レオナルド・トーレス・ケベドは1914年に発表した論文『オートマチックに関するエッセイ』で、外部から情報を取り込むセンサー、腕のように外界を操作する部品、電池や空気圧などの動力源、そして最も重要なのは、取り込んだ情報と過去の情報を使って「判断」を行う機械を、外部の情報に応じて反応を制御し、環境の変化に適応して行動を変えることができる生物と定義したL. Torres Quevedo. Ensayos sobre Automática - Su definicion. Extension teórica de sus aplicaciones, Revista de la Academia de Ciencias Exacta, Revista 12, pp.391-418, 1914.Torres Quevedo, Leonardo. Automática: Complemento de la Teoría de las Máquinas, (pdf), pp. 575-583, Revista de Obras Públicas, 19 November 1914.L. Torres Quevedo. Essais sur l'Automatique - Sa définition. Etendue théorique de ses applications , Revue Génerale des Sciences Pures et Appliquées, vol.2, pp.601-611, 1915.B. Randell. Essays on Automatics, The Origins of Digital Computers, pp.89-107, 1982.。レオナルド・トーレス・ケベード1921年劇「R.U.R.」に、「ロボット」と呼ばれる最初の架空の自動機械が登場する。ロッサムのユニバーサルロボットカレル・チャペック1930年代ニューヨーク万国博覧会 (1939年)と1940年の国際博覧会でヒューマノイドロボット「エレクトロ」が展示された。エレクトロウェスティングハウス・エレクトリック・コーポレーション1946年最初の汎用デジタルコンピュータ「Whirlwind」が開発される。Whirlwind複数名1948年生物学的行動を示す単純なロボット「エルシーとエルマー」を開発。エルシーとエルマーウィリアム・グレイ・ウォルター1948年サイバネティクスの原理の定式化。サイバネティクスノーバート・ウィーナー1956年最初の商用ロボットとして、ジョージ・デボルとジョセフ・エンゲルバーガーが設立した社がデボルの特許に基づいて開発した。ユニメートジョージ・デボル1961年最初に導入された産業用ロボット。最初のデジタル操作およびプログラム可能なロボットであるUnimate は、ダイカストマシンから熱い金属片を持ち上げて積み重ねるために 1961 年に設置された。ユニメートジョージ・デボル1967年から1972年最初の本格的なヒューマノイド知能ロボットであり、最初のアンドロイド。四肢制御システムにより、下肢で歩行し、触覚センサーを使用して手で物をつかんで運ぶこと、視覚システムにより、外部受容体、人工の目、耳を使用して物体までの距離と方向を測定することと、会話システムにより、人工の口を使って日本語で人とコミュニケーションをとることができたRobots: From Science Fiction to Technological Revolution , page 130。WABOT-1早稲田大学1973年6つの電気機械駆動軸を備えた最初の産業用ロボット。ファミュラスクーカ社ロボットグループ1974年世界初のマイクロコンピュータ制御電気産業用ロボット、ASEA社（ABBの前身）の IRB 6 は、スウェーデン南部の小さな機械会社に納入された。このロボットの設計機構は1972年に特許を取得していた。IRB 6ABBグループ1975年プログラム可能なユニバーサルマニピュレーションアーム、ユニメーション製品。PUMAビクター・シャインマン1978年最初のオブジェクトレベルのロボットプログラミング言語であるRAPTは、ロボットが物体の位置、形状、センサーノイズの変化を処理できるようにしていた。フレディ1世と2世パトリシア・アンブラーとロビン・ポプルストーン1983年最初のマルチタスク、ロボット制御に使用された並列プログラミング言語。これはIBM/Series/1プロセスコンピュータ上のイベント駆動言語（EDL）であり、ロボット制御のためのプロセス間通信（WAIT/POST）と相互排他（ENQ/DEQ）メカニズムの両方を装備していた。アドリエル1世ステボ・ボジノフスキーとミハイル・セスタコフ

ロボット工学を教える日本の組織 日本の大学では以下のとおりロボット工学科、ロボティクス学科や大学院ではロボティクス学講座が設置されている。

大学ロボット工学科 等

大阪工業大学ロボティクス＆デザイン工学部 ロボット工学科 愛知工科大学工学部 電子ロボット工学科 富山県立大学工学部 知能ロボット工学科 桐蔭横浜大学工学部 ロボット工学科 静岡理工科大学理工学部 理工学科機械・航空・ロボット工学系 福山大学工学部 スマートシステム学科（旧電子・ロボット工学科）

大学ロボティクス学科 等

中部大学理工学部 AIロボティクス学科 日本工業大学先進工学部 ロボティクス学科 金沢工業大学情報理工学部 ロボティクス学科 帝京大学理工学部 総合理工学科 ロボティクス・AIコース 千葉工業大学工学部 未来ロボティクス学科 立命館大学理工学部 ロボティクス学科 京都橘大学工学部 ロボティクス学科 九州産業大学工学部 バイオロボティクス学科

大学院ロボティクス学講座

大阪工業大学大学院ロボティクス&デザイン工学研究科ロボティクス&デザイン工学専攻（博士前期課程/博士後期課程）ロボティクスコース 名古屋大学大学院医学系研究科・先端医療バイオロボティクス学 東北大学大学院情報科学研究科・知能ロボティクス学講座 北陸先端科学技術大学院大学情報科学研究科・人間情報処理領域 ロボティクス分野 奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科・情報システム学専攻ロボティクス講座 大阪大学大学院工学研究科知能・機能創成工学専攻 九州大学大学院システム情報科学府知能システム学専攻実世界ロボティクス講座 専門学校ロボット工学科

麻生工科自動車大学校

高等学校ロボット工学科

茨城県立つくば工科高等学校 新潟県立新津工業高等学校 静岡県立吉原工業高等学校 静岡県立科学技術高等学校 愛知県立豊川工科高等学校 愛知県立豊橋工科高等学校 愛知県立春日井工科高等学校 愛知県立瀬戸工科高等学校 愛知県立半田工科高等学校 愛知県立愛西工科高等学校 愛知県立一宮起工科高等学校 兵庫県立西脇工業高等学校 鹿児島情報高等学校

高度な技術を有する海外および国内の組織 ヒューマノイドロボット、および家庭用ロボット、業務用ロボット、軍事宇宙における領域で、高度な制御技術を有している企業組織や大学を以下に列挙する。アクチュエータや精密減速機を製造し高いシェアを誇るメーカーも含んでいる。

ボストンダイナミクス MIT Biomimetic Robotics Lab Stanford IRIS Tevel Aerobotics Technologies TOYOTA Research Institute Google X Robust.ai Figure AI CLONE Unitree Robotics Shenzhen Pudu Technology NASA ジェット推進研究所 ラファエル・アドバンスド・ディフェンス・システムズ アンドゥリル 東京大学 情報システム工学研究室(SCHAFT創業元、現在はGITAI) 早稲田大学 次世代ロボット研究機構　AIロボット研究所 山形大学工学部 機械システム工学科 千葉工業大学 未来ロボット技術研究センター SONY R&D Activities コネクテッドロボティクス株式会社 ファナック デンソー 日本電産 オムロン アマゾンロボティクス アルデバランロボティクス ホンダ技術研究所 ハーモニック・ドライブ・システムズ

脚注

注釈

出典

関連項目 産業用ロボット 協働ロボット 家庭用ロボット 教育用ロボット ロボットコンテスト ロボット工学三原則 人工知能 パワードスーツ テレロボティクス ロボティックプロセスオートメーション 制御工学 自動 スワームロボティクス(群知能)

外部リンク

事例に学ぶロボティクスコース - 研究人材のためのe-learning（科学技術振興機構）