配膳ロボットの仕組みってどうなっているの？

配膳ロボットは自律走行するものがほとんどですが、その仕組みにはいくつか種類があります。

ここでは多くの配膳ロボットに搭載されているセンサーである「LiDAR」、ナビゲーション方式として「タグナビゲーション式」「SLAM」の3つをご紹介します。

物をよける仕組み　障害物回避センサーLiDAR

配膳ロボットが自動運転する仕組みのひとつであるLiDARは、「Light Detection and Ranging（光による検知と測距）」の略称で、レーザー光を使用したセンサー技術のひとつです。「ライダー」もしくは「レーザーセンサー」と呼ばれます。

レーザー光を対象物に照射してその散乱光や反射光を測定することで、対象物までの距離を測ったり、性質を特定したりします。そのため、配膳ロボットに搭載されていることが多いセンサーです。配膳ロボットでは最初にLiDARを使って店舗内の環境地図を作成し、店内レイアウトを読み込む作業を行います。

この仕組みを利用することによって、店内のテーブルや椅子、お客様などを感知して障害物をよけることが可能になります。

自律走行を行う配膳ロボットの「目」とも言えるLiDARですが、あくまでもセンサー技術のひとつなので、LiDAR式単体ではなく「LiDAR搭載タグナビゲーション式」や「LiDAR SLAM」のように説明されます。配膳ロボットの中にはLiDAR＋3Dカメラを搭載しているものもあります。

自動運転の仕組み①　タグナビゲーション式

配膳ロボットの仕組みとして挙げられる「タグナビゲーション式」は、店内に自律走行の目印となるタグを設置するというものです。

配膳ロボットが進むルート上の天井に位置マーカーを貼り付け、それをロボット上部に取り付けられた赤外線センサーが読み取ることで店内を走行します。従来のAGVで利用されていた床面のガイドテープやマーカーの埋め込みではないため、大きな工事は不要。簡単なマーカー設置工事で利用できます。

ただし天井にマーカーを設置する必要があるため、天井がフラットな形状かつ天井高が4mまでという制限があります。またマーカーの設置間隔はおよそ80cmが推奨されています。

フルレーダータイプに比べて軽微な誤作動が少なく安定した走行が可能なため、今すぐに利用したい、という場合にはこちらがおすすめです。

自動運転の仕組み②　SLAM

配膳ロボットの仕組みとして聞くことのあるSLAMは、「Simultaneous Localization and Mapping」の略称で、自分の位置を特定することと、環境地図の作成を同時に行う技術のことです。「スラム」と読みます。

SLAMを実現するためには周囲の状況をセンサーで把握する必要があります。センサーには赤外線センサーや超音波センサーなどがありますが、配膳ロボットではLiDARを使われることがほとんどです。これは、「LiDAR SLAM」と言われています。対象となる障害物までの距離を正確に測定できますが、導入する価格が少々高くなります。

この仕組みを利用した配膳ロボットを導入する場合、天井や床面にマーカーを設置するという事前の工事は必要ありません。店舗内のテーブルや椅子といった什器の配置を自動的に環境地図として構築し、移動量を推定することで、ガイドなしで最適なルートを自律走行します。

ただし、SLAMで行われる移動量の推定には軽微な誤差が蓄積されるため、作成された地図がゆがみ、元の場所に戻れなくなるというリスクが指摘されています。