Why do bipedal robots have a burly, martial shape?

2足歩行ロボットはなぜごつい武骨な形なの？
Why do bipedal robots have a burly, martial shape?

多くの２足歩行ロボットがごつい武骨な形をしていると思いませんか？なぜ２足歩行ロボットはごつい武骨な形になってしまうかというと、関節という人間に数多く存する当たり前の部位が、機械で作るのはすごく難しいからです。例えば肩の関節を考えてみてください。腕を上下に振る動き、腕をグルンと回転させる動き、肩自体を上下左右に動かす動きなどとても複雑な動きをしています。しかも肩自体はとてもコンパクトな大きさでできています。そして腕の先にあるかなり重たいものでも持ち上げることができるというとても素晴らしい機構になっています。

これを機械で実現しようとするととても難しく、大きく重い武骨なものになってしまうのです。１つの関節を機械で実現するだけでも、一つの駆動用モーターとその力を減速して大きな力を生み出すための減速機構（いわゆる減速ギア）が必要で、1組でもかなり大きいのに、それを最低でも２つ組み合わせないと肩の動きは作れません。いわゆる２軸の駆動を小さな肩の構造の中に入れなくてはいけないのです。そのためのモーターと減速ギアが2組組み合わさった複雑な専用機構を開発する必要があります。

これはすごく難しい構造なので、小さな肩の機構を作るのがすごく難しいのです。私たちは肩自体には減速機（2個）だけを入れて、モーターは少し離れたところに配置することで、小さな肩機構を実現しています。しかもこの機構だと高価な専用機構は必要なく、産業用の普通の減速ギアやモーターで実現することができます。

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Do you think that many biped robots have a sturdy, martial appearance? The reason why biped robots have such a sturdy, muscular shape is because joints, which are commonplace in humans, are extremely difficult to create by machine. For example, consider the shoulder joint. It has very complex movements such as swinging the arm up and down, rotating the arm, and moving the shoulder itself up, down, left, and right. Moreover, the shoulder itself is very compact in size. And it is a very wonderful mechanism that can lift even very heavy objects at the end of the arm.

To achieve this with a machanical structure would be very difficult and would result in a large, heavy, and heavy-bodied object. Just to realize one joint requires a single drive motor and a deceleration gear to decelerate the motor rotation for generating a large force. Even a single pair is quite large, but at least two of them must be combined to create the shoulder movement. The so-called two-axis drive has to be incorporated into a small shoulder structure. For this purpose, it is necessary to develop a complex special mechanism that combines two sets of motors and reduction gears.

This is a very difficult structure, so it is very difficult to make a small shoulder mechanism. We have realized a small shoulder mechanism by putting only two reduction gears in the shoulder itself and placing the motors a little further away from the shoulder. Moreover, this mechanism does not require an expensive dedicated mechanism, but can be realized with ordinary industrial reduction gears and motors.

電動自動車が何百kmも走れるのにロボットの電池はすぐなくなる？
How can an electric car run hundreds of kilometers, but a robot’s batteries run out quickly?

電動自動車は4つのタイヤで安定して静止していられます。止まっていれば電気は使いません。また、走っている車を止めるとき、モーターを発電機として使うことで電気を得ることができます。つまり、走ったり止まったりを繰り返しても多くの電力を回収できるのです。したがってものすごくエネルギー効率の良い働かせ方ができます。

一方でロボットはというと、止まっているときにも倒れないように電気を使わなくてはなりません（人間も立っているだけで疲れますよね？）し、例え走ったとしてもそのエネルギーを回収する（発電させる）ことはできません。つまり、何をやってもエネルギーを使ってしまうのです。しかも2足歩行ロボットを動かすには必ず上下に動かさないと歩行できません。それがどれだけエネルギーを使うか想像に易いですよね。

そういった構造で、人型をした100Kgも有るロボットを電池で動かすのにどれだけ電力を食うか想像してみてください。（小さな電池ってそんなに持たないですよね？）計算してみてください、すぐわかるはずです。ですので、長時間使うには車より大きなバッテリーが必要になります。

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An electric vehicle can remain stable and stationary on its four tires. When stationary, they do not use electricity. Also, when a running car is stopped, electricity can be obtained by using the motor as a generator. In other words, a lot of electricity can be recovered by repeatedly running and stopping. Therefore, it is a very energy-efficient way of working.

A robot, on the other hand, must use electricity to keep from falling over even when it is stationary (humans get tired just standing up, don’t they?) And even if it runs, it cannot recover its energy (cannot generate electricity). In other words, no matter what he do, he use energy. Moreover, to move a biped robot, it must always be moved up and down to walk. It is easy to imagine how much energy that uses.

Imagine how much power it would take to run a 100 kg humanoid robot with such a structure on batteries. (Small Batteries don’t last so long, do they?) Do the math, and you’ll see. So it needs bigger battery for long time use than a car.

家庭や仕事場に歩行するロボットは必要ですか？
Do you need a walking robot in your home or workplace?

バッテリーで動く2足歩行型ロボットはいくらコントロールしても何時倒れるかわかりません。（電動自動車ならバッテリーが切れても4つの車輪で安全に止まれますから問題は有りません。）人と同じ大きさの2足歩行型ロボットは体重が100Kg 位になるはずです。そんな金属の塊が倒れてきて、その下に子供がいたらどうなるのでしょう？ 貴方はそれでも等身大ロボットが欲しいですか？ 2足型でないと出来ない仕事が家庭や仕事場にありますか？ 私は軍事用以外に2足歩行ロボットの用途は無いと思っています。

A battery-powered bipedal robot can collapse at any moment, no matter how much you control it. ( A battery-powered car is no-problem, because it can stop safely with 4 tires. ) A bipedal robot same size as a human being would weigh about 100 kg. What would happen if such a lump of metal fell and there was a child under it? Do you really want it? Are there tasks at home or at work that can only be done by a bipedal robot? I (and Honda?) don’t see any use for a biped robot except for military use.