私が構築するとは思わなかったロボット

Digit 5

著者でありAgility Roboticsの共同創業者であるJonathan Hurst氏と、彼の新しいDigit 5ヒューマノイドロボットワーカー。

私が2015年にオレゴン州立大学のロボット工学ラボから共同設立した会社であるAgility Roboticsは、本日Digit 5をローンチしました。これは、大規模に安全かつ経済的に有用な作業を行える初のヒューマノイドロボットとして設計されており、数万体のヒューマノイドワーカーを現実世界に投入することを可能にします。23キログラムのビンを高い棚に持ち上げ、90分間の充電で9分間の稼働が可能なバッテリーを備えたDigit 5は、人間には肉体的すぎたり退屈すぎたりする仕事の労働力不足を解消するため、倉庫での重労働をシフトごとにこなすことを目指しています。

Digit 5は、Agilityが10年以上にわたって取り組んできた成果です。しかし、このロボットは重くかさばり、前身機のような優雅な自然な動きに欠け、私がこの会社を始めたときに夢見たロボットからは、想像以上にかけ離れたものになりました。有用な商用製品を提供するために、Agilityは私が最初に想像した道とは非常に異なる道を選びました。

ATRIASからDigitへ

私の夢は常に、人間のように世界を移動し、それと対話できるロボットを構築することでした。私は、物理法則の制約をエレガントにナビゲートするように設計されたデバイスを通じて達成される、動きの習得を追求しています。2008年にオレゴン州立大学でDynamic Robotics Laboratoryを始めたとき、私たちは生体力学における数十年にわたる研究から導き出された理論から始めました。それは、単純な「ばね質量」モデル（ばねのように機能する脚で支えられた本体）が、動物に見られる既知のすべての歩行および走行の歩様を再現できるはずだというものでした。

私たちは、理論を実践に移すために二足歩行ロボットATRIASを構築しました。「Assume The Robot Is A Sphere」（ロボットを球体と仮定する）の略で、複雑なシステムを最も単純な形式に還元するという物理学者の間のジョークに由来します。ATRIASは、人間の歩行と走行の物理学を実証するためだけに設計されたため、支柱の上の大きな電子レンジのように見えました。これは私の夢を実現する最初の兆しでした。ATRIASは私たちのように見えるように設計されていませんでしたが、歩行の歩様に入ると、自然で、まるで生きているかのようにさえ見えました。

ATRIASの成功により、進歩の障壁は科学的なものから工学的・組織的なものへと移行し、スタートアップ企業が単発の研究コンセプトから実際のロボット製品への架け橋となる方法のように思えました。私は2つのことに確信を持っていました。人間が行くところに行けるロボットを構築できること、そしてその能力が信じられないほど有用になること。この野心と無邪気の組み合わせは、誰かが新しい会社を設立するために必要です。どれほど難しいことか？

会社を始めるための良いアドバイスは、顧客の問題を理解し、それからあなたのユニークな能力を使ってそれを解決する方法を見つけることです。私の共同創業者であるDamion SheltonとMikhail Jonesと私はこれをしませんでした。私たちは、この技術が新しい可能性を可能にすると信じていたことに依存し、ビジネスをどのように進めるか自分たちで理解することを信頼しました。そのため、私たちは最初の製品である二足歩行ロボットCassieの構築に集中しました。

Cassieは、研究者が購入できる最初の動的な二足歩行ロボットであり、注意深く、硬い歩行ではなく、能動的で流れるような動きによってバランスを維持できました。地上走行鳥類を模倣していたわけではなく、パフォーマンスのために厳密にエンジニアリングされた結果として、ダチョウのような脚を持っていました。商業的に有用であることは意図されておらず、胴体、腕、頭部はありませんでした。私たちはCassieロボットをハーバード大学、カリフォルニア工科大学、ミシガン大学、カリフォルニア大学バークレー校、その他いくつかの研究機関に販売し、合計10台を販売した後、25万ドルの二足歩行研究ロボット市場を飽和させました。

［画像: 倉庫に並んだ3体の二足歩行ロボットが、進化するデザインを示している。］左からATRIAS、Cassie、Digit 4 EVTが、セイラムのAgility RoboticsのRoboFabに展示されている。70,000平方フィートの施設は、年間10,000体以上のDigit 5ロボットを生産する能力がある。

Cassieのハードウェアは歩行と走行の物理学の研究を可能にしたため、脚付きロボットの研究フロンティアは制御ソフトウェアへと移行しました。従来、エンジニアは、機械がどのように動くべきかを決定する詳細な数学モデルで脚付きロボットを制御していました。Cassieでは、研究者たちは二足歩行脚運動のための新しいアプローチである強化学習を開拓しました。シミュレーションされたロボットが試行錯誤を通じて学習し、結果として得られたニューラルネットワークが物理的な機械を制御します。このアプローチは、今日、脚付きロボットで見られるほぼすべての動的な動作を可能にしており、Cassieはつまずきから回復しながら階段を上り、オレゴン州立大学のキャンパスを5キロメートル走り、100メートル走でロボットの世界記録を更新しました。

Cassieは、世界を自信と優雅さをもって移動する能力に近づけてくれましたが、それを有用にするためには、操作性が必要でした。さまざまな構成を徹底的に検討した後、直立した胴体がロボットのバランスを助ける一方、胴体の上部に近い位置に取り付けられた2本の腕が、大きな物体を持ち上げたり、転倒したときに自身を支えたりすることを可能にすることがわかりました。Cassieの脚に胴体と腕を追加したDigit 1は、私たちの最初のモバイルマニピュレーションロボットであり、商業顧客に有用な作業を行える製品への道筋のさらなる一歩でした。

なぜDigitは倉庫のビンから始まったのか

Digitの最初のアプリケーションを探求する中で、潜在的な顧客は常に私たちに尋ねていました。「なぜ脚なのか？」「なぜヒューマノイドなのか？」これらは私にとって答えるのが難しい質問でした。なぜなら、それらはビジネスの核心的な現実を露呈していたからです。AgilityRoboticsにとって、科学的な問題を美しい方法で解決することが重要だったのではありません。ビジネスにとって重要だったのは、顧客の実際の問題を解決することでした。

業界パートナーとの長年の関与を経て、倉庫や製造施設で一つの答えを見つけました。それはビンの取り扱いです。ビンの取り扱いは、2本の腕で大きなビンを高く持ち上げる必要があり、脚が狭い空間でバランスを取り移動するのに最適な方法である、明確に定義されたタスクです。タスクは展開ごとに大きく異なる可能性があるため、単一目的の自動化では広く対処されていませんでした。しかし、Digitがより広範なスキルセットを開発している間に、経済的に実行可能な最初の仕事を与えるのに十分な制約がありました。

2019年、Digitは実際の作業を行う能力を実証し始めました。フォード・モーター・カンパニーと協力して、Digit 1が自動運転車から玄関ポーチまで荷物を運ぶ方法を示しました。私たちは、あるグローバルな宅配業者と協力して、段ボール箱の移動と仕分けを行うためにDigit 2と3を開発しました。AmazonはDigit 4でビンを移動・積み重ねるテストを行い、物流プロバイダーGXOで世界初の商業的に展開されたヒューマノイドとなりました。2024年、DigitはTime誌の表紙を飾りました。

Digitの明らかな成功にもかかわらず、私の夢と実際の顧客のニーズとの間に葛藤が生じ始めました。私たちは比較的忍耐強い大学の研究室とは取引していませんでした。Agilityは生き残るためにロボットを販売しなければならず、顧客は価値を提供するロボットしか購入しません。ビンが動かなければ、顧客は損失を被っていました。最初の展開を運用し続けるために多大な時間と労力を費やし、それはおそらく得た利益をすべて消滅させました。しかし、それはラボのデモでは決してできなかった方法で、私たちの会社に学びと生き残りの機会を与えてくれました。

それがどれほど難しいか、そして会社を経営することが技術的な問題の解決とは全く関係のない多くのことを含むとは、全く想像もしていませんでした。全国での展開、出荷、サービス、顧客サポート、資金調達と投資家関係、さらなる資金調達、人事とIT、フリート管理ソフトウェアの開発、サプライチェーンの管理、そしてさらに多くの資金調達。これらのことについて、私は経験がありませんでした。私のキャリアは、ロボットが世界と相互作用する技術的な課題を解決することに焦点を当てていましたが、それは成功するロボット企業を構築する上でほんの一部に過ぎないことがわかりました。しかし、Agilityは、技術的な作業を継続し、影響を与えるための唯一の道でした。

Digitを製品に変える

Agilityはロボットを製品としてより重視する必要があることを知っていましたが、それをどのように実現するかはわかりませんでした。必要な人材を雇用することは、計り知れないほどの管理権を手放すことを意味しましたが、他に選択肢はありませんでした。私たちは、この新しい技術を商業化するために必要な経験を持つ新しい経営チームを採用し、彼らはすぐに痛みを伴いながらも必要な変更を加えました。

［画像: 3体の頭のないヒューマノイドロボットが、それぞれ少しずつかさばり、ぎこちなくなっていく様子を示す一連の画像。］Digitバージョン1、2、3（左から右）は、ロボットが動的な歩行プラットフォームから有用なモバイルマニピュレーターへと進化する様子を示している。

Digitの次の改訂版であるDigit 4 EVT（Engineering Validation and Test）は、比較的マイナーなアップグレードになる予定でした。しかし、Agilityの新しいリーダーシップは、Digitが真の製品になるためには不可欠な主要機能が欠けていると主張しました。そのため、Digit 4 EVTは、より大きなバッテリーや、安全性と規制遵守のためのシステム全体のアップグレードなど、非常に圧縮されたタイムラインで一連の主要な変更を組み込みました。これにより、ロボットの外観と能力が劇的に変化するほどの質量が追加されました。

［画像: 白い頭、シンプルなグリッパー、逆向きの脚を持つ、比較的かさばったヒューマノイドロボットワーカーが、カメラをまっすぐ見て肖像写真のために立っている。］初期のDigitは頭がなかったが、Agility Roboticsはアンテナとカメラの配置を最適化するためにDigit 4に頭を付けることを正当化でき、それは人間とロボットの相互作用にとって驚くほど有用であることが判明した。

私は、他の人々がそれぞれの才能を発揮してDigitを成功した製品に変えていくのを、私のビジョンと必ずしも一致しない、胸が痛むような方法で見守ることしかできませんでした。必要ではないと思われる妥協がなされたと感じた時期もありましたが、それらの決定を下すことはもはや私の単独の責任ではありませんでした。Digitは私をはるかに超えて成長したことを受け入れ、指示するのではなく、意思決定に影響を与える方法を探す必要がありました。その瞬間、Digit 4 EVTは、ヒューマノイドがどのように見えるべきか、どのように動くべきかという私のビジョンから数歩後退したため、非常にフラストレーションが溜まりました。

Agilityは、アジリティが会社の未来の中核であるため、私たちの名前に含まれています。私はDigitに、しなやかで優雅であってほしいと願っています。人々がDigitを見たとき、ロボットを気に入ってほしい、一目で何ができるかを理解してほしい、そしてそれが助けるためにそこにいると感じてほしいと思っています。しかし、Digit 4 EVTでは、それらすべてが機能性のために犠牲にされました。なぜなら、顧客はロボットに作業をこなしてもらうだけでよいからです。設計プロセスは、美学と動きのエレガンスが、残忍な機能性のために繰り返し遅延される、容赦のないトリアージになりました。現在よりも未来に心を置くエンジニアにとって、この軌道を受け入れるのは困難でした。しかし、Digit 4 EVTの商業展開を通じて、私たちは特定のアプリケーションとそれらが何を必要とするかを真に理解し始めました。Digitが実行する最初の10のユースケースをマッピングし、それから私たちが学んだすべてに基づいてDigit 5をゼロから設計し始めました。

Digit 5は、Agilityにとって汎用ロボットに向けた最初の本格的なステップとなるでしょう。それは、将来のヒューマノイドロボットがどのようなものであるべきかを想像することから、顧客展開の現実に基づいた製品設計への移行を示します。これらの現実には、欧州CE規制準拠、北米UL電気安全認証、連邦通信委員会（FCC）の電磁放射制限などが含まれます。これらはすべて、Digitに対する私の夢とは無関係に感じられましたが、絶対的な要件でした。

［画像: 白い頭、シンプルなグリッパー、逆向きの脚を持つ、比較的かさばったヒューマノイドロボットワーカーが、カメラをまっすぐ見て肖像写真のために立っている。］Digit 5は、人間と同じように安全に作業でき、1日20時間稼働し、人間以上の重量物を持ち上げることができる最初のヒューマノイドロボットとして設計されている。

顧客の要件は、特に安全性がスケールアップへの最も重要な障壁の1つであることを私たちに気づかせました。Digit 4の商業展開では、保険と規制の要求を満たすために、ロボットは常に人間から隔離され、物理的な障壁の後ろで作業する必要がありました。私たちのロボットが決して危険だとは感じなかったので、これは私には愚かに思えましたが、私たちはそれらが安全であることを証明しなければなりませんでした。そして、ロボットを安全ケージ内に閉じ込めることはその有用性を著しく制限したため、Digit 5が人間の周りで安全に動作できるようにすることが主要な設計目標となりました。私たちはこの課題に2年間取り組みました。

Digit 5は、人間の同僚の隣で安全に作業できる最初のヒューマノイドロボットとして設計されています。認証可能な安全な方法で近くの人々を検知するセンサーのアレイに依存し、その情報に基づいて行動を取ります。人が近づくと、Digit 5は作業を停止し、ペイロードを降ろし、床に座り、人がロボットに触れるのに十分なほど近づく前にモーターの電源を切るようにプログラムされています。この保守的なアプローチは、近くの人々へのリスクを検証可能な方法で軽減し、人間と協力するための最初のステップとして理にかなった唯一のアプローチであると信じています。

しかし、この戦略は、ロボットが日常生活の一部になるまでの道のりを大幅に遅らせるようにも感じられます。人間との共存を可能にすることは、Digit 5の設計のほぼすべての側面に影響を与えています。脚と胴体の形状、保護ハウジング内の安全定格センサー、安全専用の独立したコンピューターなどです。これらの機能すべてが、ロボットの複雑さ、消費電力、質量、物理的なサイズを増加させます。

［画像: 安全性、バッテリー、冷却、移動機能がラベル付けされたターコイズ色のヒューマノイドロボット］ Digit 5は、Agilityにとって最大の、最も重い、最も強力で、最も有能なヒューマノイドロボットワーカーです。

［画像: カメラ、交換可能なグリッパー、持ち上げに最適化された脚を備えたターコイズ色のヒューマノイドロボット］ ロボットの設計は安全性によって推進され、ロボットと周囲の人々の両方に対する統合保護を備えています。

120kgを超えるDigit 5は、巨大なロボットです。米国労働安全衛生局（NIOSH）のガイドラインで推奨されている人間の労働者向けの持ち上げ制限、すなわち23kgのビンを繰り返し持ち上げ、1.75メートルの高さの棚に手を伸ばすことを達成する必要がありました。Digitは、人間にはできない、1日20時間このようなタスクを実行するように設計されています。これには、負荷を持ち上げるのに十分なパワーとトルクを持つモーターが必要ですが、Digitが世界と接触する際に適用する力を繊細に制御する精度も必要です。それらのモーターに電力を供給するために、大きなバッテリーと急速な自動充電ドックが必要でした。ドックは48ボルトで240アンペアを供給します。これは、厚い充電ケーブルを誘導磁力によって目に見えて揺らすのに十分な電流であり、強力なファンがロボットの胴体の冷却チャネルを通して空気を送り、バッテリーが過熱しないようにします。バッテリーと冷却システムはDigitの胴体の約75パーセントを占めますが、ロボットは90分間稼働し、9分間の休憩中に完全に再充電できるため、ほぼ連続的な作業が可能になります。

この追加のボリュームにより、Digit 5は以前の世代のように走ったりジャンプしたりできなくなり、私が想像していたスリムな形状は物理的に不可能になりました。ある意味で、Digit 5は私が構築しようとした優雅なヒューマノイドよりもフォークリフトのように感じられます。しかし、状況を合理的に見ると、このトレードオフは、今日この種の作業ができると主張するヒューマノイドロボットを製造する企業にとって必要だと信じています。工場や倉庫で人間のように見えるロボットを見た場合、それは必要な重量を持ち上げられないか、シフト全体を完了できないかのどちらかです。そして、センサーで覆われていない場合、隣に立つのはおそらく安全ではありません。

Digit 5で最も目立つ変更点は、以前のバージョンにあったダチョウのような脚が人間のような脚に置き換えられたことです。「後ろ向き」の脚構成は歩行と走行に最適化されていましたが、足首が地面に当たるため、しゃがむ際に問題が発生することがわかりました。Digit 5は床に近い場所から重い物を持ち上げるのに多くの時間を費やすため、膝と股関節のモーターが両方ともトルクを貢献してロボットが再び立ち上がるのを助けるヒューマノイドの脚構成を使用しました。

［画像: 工場床に座っている小さなターコイズ色のロボット、背景を歩く作業員］ Digitが近づいてくる人間を検知すると、ロボットは自身を床に下ろし、モーターの電源を切ります。Agilityは、ロボットが人間の近くで作業している際の危険を検証可能な方法で軽減するための唯一の短期的なアプローチであると考えています。

他のヒューマノイドロボットを構築している企業は、その目的を理解せずに人間の形態をコピーしてきました。外部の観察者から見ると、私たちがAgilityの独特な脚のデザインを捨てて、他の皆がやっていることを単にやったように見えるのは非常に残念です。しかし、私たちは純粋に機能的なエンジニアリングの選択に基づいてこの形状にたどり着いたことを知っています。ロボットを人間の形にするのは簡単な部分です。それに合った機能がなく、その機能の根底にある物理学の理解がなければ、人間の形態の全体的な意味が失われる可能性があります。

Digit 5に組み込んでいるパワー、バッテリー寿命、安全機能により、真に有用なロボットを手に入れることができます。しかし、それはまた、私のビジョンとミッションの中核にあるいくつかのことを犠牲にしています。なぜそのような選択をしたのか理解しており、それらすべてを正当化できますが、それらを合わせると私は満足できません。それはエンジニアの呪いです。

Digit 5のその後

Digit 5はAgility Roboticsのスケーリングの瞬間、ロボットを大量に展開し始めることができるようになる転換点になると信じています。ロボットは引き続きビンを運びますが、私たちのロードマップには、個々のアイテムのピッキングや機械の操作、組み立てや出荷のための部品の準備、そして最終的には組み立て作業自体など、さらに多くのタスクが含まれています。交換可能なツールインターフェースとモジュラー設計により、サブシステムを段階的にアップグレードできるようになります。それは改善のためのプラットフォームであり、将来の行動トレーニングのためのデータソースであり、同時に実行可能な製品でもあります。

［画像: 作者のJonathan Hurst氏、背が高く細身の白い男性、黒い長袖シャツとダークジーンズを着用。頭が白い、よりスリムなヒューマノイドロボットと、頭が黒い、より大きくかさばったヒューマノイドロボットの間に立っている。］Hurst氏は、Digitの以前のバージョンであるDigit 4 EVT（左）とDigit 5の間に立っている。

しかし、私はDigit 5を愛することはできません。それはAgilityがこれまでに構築した中で最も大きく、最も重く、最も高価なロボットであり、私が夢見たロボットではなく、まさに今必要なロボットであることを可能にする設計上の多くの妥協点に満ちています。当初、私はアジリティと器用さの着実な進歩を想像し、各バージョンがより動的に能力を持つようになることを期待していました。代わりに、Digit 5の開発は、私の元のビジョンとは無関係に見える要件を組み込むために、大きな迂回を必要としました。しかし、これらの課題に取り組むことが常に必要であったことを今では認識しています。顧客と製品の要件は私のビジョンを台無しにしたのではなく、私のビジョンが何を欠いていたかを明らかにしました。これがロボットが商業的な成功を収め、現実世界に影響を与える方法であり、それは私を科学的な夢にさらに近づけてくれるでしょう。

10年以上前にAgilityを設立するきっかけとなった動きの習得を達成するまで、人間と同等の能力を持つヒューマノイドは現れません。ATRIASのばね質量運動でその片鱗を見、Cassieの走行歩様でさらに多くの片鱗を見ました。

このような習得は、私たちが現在持っているツールとハードウェアで物理的に可能であると知っており、すべての妥協にもかかわらず、Digit 5は私たちの夢を追求するための実用的な基盤を提供してくれるでしょう。Digitの将来のすべてのバージョンが、より軽量で優雅になり、人間とより自然に対話し、物体を操作し、世界を移動する能力が向上し、ロボットがこれまで支援できなかった生活の側面に参入できるようになることを望んでいます。私が自宅で支援を必要とする年齢になる頃には、Digitがその任務を遂行できるようになっていると期待しています。

Digit 5により、Agilityは私たちの世界で役立つロボットを構築しました。今度は、それを美しくすることにも取り組んでいきます。

この記事は2026年11月号に掲載されています。