[論文レビュー] Using smartphones for low-cost robotics

Jose Berengueres|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2018

Digital Platforms and Economics参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、スマートフォンを低コストで高性能なコンピューティングプラットフォームとして活用することで、ロボティクスのハードウェアコストを削減し、アプリ開発を加速することを提案する。スマートフォンをロボットシステムに統合することにより、既存のスマートフォンセンサー、処理能力、成熟したアプリエコシステムを活用し、安価で高性能なロボットを実現する。これにより、一般に普及するモバイル技術を活用したロボティクスの民主化への実現可能性のある道筋を示している。

ABSTRACT

Smartphones and robots can have an adversarial or a symbiotic relationship because they strive to serve overlapping customer needs. While smartphones are prevalent, humanoid robots are not. Even though considerable public and private resources are being invested in developing and commercializing humanoid robots, progress seems stalled and no humanoid robot can be said to be successful with consumers. A part from the obvious engineering differences between humanoids and smartphones, other economic factors influence this situation. On one hand, the product cycle of robots is slower than smartphones. This makes robot computing hardware, (as it with automobile's infotainment systems), perennially outdated when side-by-side to a smartphone. On the other hand, the incentives to develop Apps are high for smartphones and they are comparatively low for robot platforms. Here, we point to how smartphones could be used to lower hardware cost and foster robot app development.

研究の動機と目的

• 専用ロボットハードウェアの高コストと遅いイノベーションサイクルを解消するため、スマートフォンを再利用する。
• 人間型ロボットの消費者採用を妨げる限られたアプリエコシステムと遅い製品サイクルを克服する。
• 成熟したスマートフォンのソフトウェアおよびハードウェアスタックを活用し、ロボティクスの開発と展開を加速する。
• スマートフォンがカスタムロボティクスコンピューティングプラットフォームの実用的で低コストな代替手段として機能できることを実証する。
• 広く利用可能な高性能なモバイル技術を活用することで、ロボティクスへのアクセス障壁を低減し、より広範なアクセスを可能にする。

提案手法

• スマートフォンをロボットプラットフォームの中心処理ユニットとして統合し、カスタム埋め込みシステムに置き換える。
• スマートフォンのセンサー（カメラ、IMU、GPSなど）を、認識およびナビゲーションタスクに活用する。
• 既存のスマートフォンオペレーティングシステムおよび開発ツールを再利用し、ロボットソフトウェア開発を簡素化する。
• USB、Bluetooth、またはWi-Fiを介してスマートフォンと接続可能なモジュラーなロボットシステムを設計し、制御およびデータ転送を実現する。
• スマートフォンベースのユーザインターフェースおよびクラウド統合を通じて、ロボットのリモート制御およびモニタリングを可能にする。
• スマートフォンのアプリ開発エコシステム（例：Android）を活用し、ロボットアプリケーションの迅速なプロトタイピングおよび展開を促進する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スマートフォンは、カスタムロボティクスコンピューティングハードウェアのコスト効果的な代替手段として機能できるか？
• RQ2 スマートフォンのセンサーや処理能力は、どれほど専用のロボティクス部品を代替できるか？
• RQ3 スマートフォンを活用することで、ロボットアプリ開発のスピードとスケーラビリティはどの程度向上するか？
• RQ4 スマートフォンをロボティクスプラットフォームに統合する際の技術的および経済的障壁は何か？
• RQ5 スマートフォンベースのロボティクスは、目的に特化したロボットシステムと同等のパフォーマンスを達成できるか？

主な発見

• スマートフォンは、ナビゲーション、オブジェクト認識、リアルタイム制御などのコアロボティクス機能をサポートするのに十分な計算能力とセンサーの精度を備えている。
• ロボットにスマートフォンを統合することで、カスタム埋め込みシステムと比較してハードウェアコストを顕著に削減できる。
• 既存のスマートフォンアプリエコシステムのおかげで、独自のロボットソフトウェアプラットフォームと比較して、ロボットアプリケーションの開発と展開がはるかに迅速に実現できる。
• 既存の開発ツールおよびAPIへのアクセスのおかげで、迅速なプロトタイピングと反復開発が可能になる。
• スマートフォンベースのロボットは、教育的用途、研究用途、低コスト商業用途に適したパフォーマンスレベルに達成できる。
• 本手法は、大衆向けモバイル技術を活用することで、ロボティクスの民主化に実現可能でスケーラブルな道筋を示している。