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2025年にロボティクスを学ぶにはどうすればよいですか?

357日前

概要

  • アクセシビリティの向上を目指すプロジェクト構想
  • 技術大手企業による市場独占への懸念
  • 独自性と普及性を両立させる必要性
  • 新規参入者が直面する課題の整理
  • 次のステップへの指針提示

アクセシビリティを重視したものづくりの課題

  • アクセシビリティ の向上を最優先としたプロダクト開発の意義
  • 現状では Tech Giants が話題や市場の大部分を独占
  • 小規模開発者や新規参入者が 注目を集めにくい現実
  • 技術力や資金力の差による 普及の壁
  • 独自性を持ちながらも 幅広いユーザー に届く設計の重要性

技術大手企業が会話を独占する理由

  • ブランド力 や既存のユーザーベースによる信頼性
  • マーケティング資源 や広告費の圧倒的な差
  • エコシステム の構築による囲い込み戦略
  • 小規模プレイヤーの 声が埋もれやすい環境
  • 新規技術やサービスの 発信力不足

アクセシブルなものづくりのための戦略

  • ニッチな課題 や特定ユーザー層への集中
  • オープンソース やコミュニティ主導の開発手法
  • ユーザーテスト やフィードバック重視の設計思想
  • 既存の 大手サービスとの連携 や拡張性の追求
  • ストーリーテリング によるプロダクトの魅力訴求

次の一手とアクションプラン

  • 独自性の明確化 とターゲット層の特定
  • 小規模でも実現可能なMVP (Minimum Viable Product)の設計
  • SNSやブログ を活用した認知拡大
  • アクセシビリティ基準 (WCAGなど)の徹底遵守
  • パートナーシップ やコラボレーションによる影響力拡大

Hackerたちの意見

何か作りたいなら、https://huggingface.co/lerobot を見てみて!ハードウェアのチェックは、https://github.com/TheRobotStudio/SO-ARM100 で。2週間後に世界規模のハッカソンがあるから、始めるには最高の機会だし、いろんな人と知り合えるよ: https://huggingface.co/LeRobot-worldwide-hackathon

ニューヨークにいるなら、6/14-6/15のハッカソンをBetaworksのオフィスで開催するよ! https://lu.ma/z3z9ipke

まずは目的を決めることが大事だね。形は目的に従うから。電気工学を知ってれば、俺みたいに失敗することは少ないよ。機械工学を知ってれば、部品の設計にそんなに時間はかからないし。プログラミングが得意なら、ハードウェアを一つにまとめるのも俺より早いはず。『日常のデザイン』を読んでたら、アクセスしやすくするための先を行ってるね。

このコースやってみて! https://github.com/henki-robotics/robotics_essentials_ros2 まったく無料で、何も買う必要ないし、パソコンさえあればOK。俺は大企業で4年間ロボットの電気ハードウェアを設計してきたけど、楽しいのはソフトウェアだし、お金もそこにある。でも、別のスキルを持つのはめっちゃいいよ。ロボティクスはいろんな分野が交わる場所だから、いいチームを見つければ成長を助けてくれる。コースを終えたら、組み込み系の分野もあるよ。ゼファープロジェクトみたいな感じかな。機械に触れてみたいなら、A1ミニを買って、Onshape(www.onshape.com)で最初のパーツやモーター、ボードのサポートをデザインしてみて。自分のグリッパーを作るのも面白いよ。電気工学は落とし穴が多くて、一番高くつくから注意してね。間違った電圧をかけると、魔法の煙が出ちゃうし、ボードが30ドルかかるから。慎重に進めて。RP2040やRP2350から始めるといいよ。安くてドキュメントも充実してる。小さく始めて、Hブリッジやブラシ付きモーターについて学んでから、ビッグボーイやブラシレスのFOC制御に挑戦してみて。安いハンダごてを手に入れて、できればJBC C245のチップのクローンを探してみて。すごく使いやすいし、AliExpressで45ドルか50ドルで見つかるよ。現場で使う道具と似てるから、財布にも優しい。ROSのミートアップを探してみて。どこにいるかによって、いくつか紹介できるよ。何より、長い旅になるから、焦らず自分のペースで進めて、目的を忘れないでね。

RP2040やRP2350のプログラミングが、商業的に使われているプラットフォーム(Siemens SIMATICなど)にどうつながるの?

楽しさとお金はソフトウェアにある これがAIのブレイクスルーで変わるかもしれないね。数年内にあり得ることだし、どう思う?

ロボティクスの面白いところは、自分の作ったものをリアルな世界で見ることができるから、満足感があるよね。

現場にいるけど、この投稿の最初の方向性には賛成できないな。オンラインのROS2コースでチェックボックスを埋めるだけじゃ、意味のあるロボティクスは学べないよ。ロボティクスは、機械工学や電気工学の知識を数学やソフトウェア開発と組み合わせた複合的な分野だからね。これらすべての分野で意味のある実践を得るためには、「ゼロから」ロボット掃除機を再実装することをおすすめするよ。実際の掃除機部分は重要じゃないから、名高い「タートル」ロボットを実装して、設計のステップや妥協、課題を直接体験することが目的なんだ。目標としては、安価な「使い捨て」ロボ掃除機と同じように、自宅を自律的にナビゲートできることを目指してみて。ロボティクスに囲まれていることを忘れないで。ほとんどの乗用車、消費者向けドローン、マイクロモビリティデバイス、現代の建設機器は「さまざまな程度で隠されたロボット」なんだから。これらのシステムに関する実践的な知識は、どこで応用するかを知っていれば、うまく活かせるよ。

電気工学については、最も落とし穴が多く、最も高価な分野だね。間違った電圧をかけると、魔法の煙が出て、ボードに30ドルかかることになるから、慎重に進めてね。数年前にDerek Molloyの「Exploring Beaglebone」を読んで楽しかったよ。この本には「Beagleboneを壊す方法」や「電子機器とのインターフェース方法」というセクションがあって、役立つ情報が満載なんだ。ウェブサイトは壊れているみたいだけど。本のISBNは978-1-118-93512-5だよ。そこにあるいくつかの推奨事項(1.8Vアナログ入力の電圧クランプ回路)を使えば、ボードを守れるかも。

[遅延]

ロボティクスは確実に身近になってきてるね!でも、伝統的なウェブやデスクトップソフトウェア開発とは全然違う世界だから、急な学習曲線に驚かないでね。頑張って続けて! - Amazonや地元のリセラーから小さなロボットキットを買ってみて。Yahboomのロボットおもちゃカーキットはいいよ。Hugging Faceには、たくさんの会社が製造・販売しているオープンソースのSO-ARM101があるよ。いいキットにはJetson Nanoを含めて約250ドル、もっとセンサーが欲しいなら1000ドルまでかかるかも。 - 本物のロボットが買えないなら、Isaac SimやMujocoみたいなシミュレーターで遊んでみて。 - Hugging FaceのMLロボティクス用の素晴らしいフレームワーク、LeRobotをチェックしてみて。 - ROS(pubsub)の基本を学んでおくといいよ。使わなくても、業界用語やデザインパターンの多くはROSから来てるから、理解しておくと役立つ。ROSはRuby on Railsみたいなもので、意見が多い重厚なフレームワークだよ。 - ROSには、古典的(非ML)な方法で操作(MoveIt)やナビゲーション(Nav2)のためのいいライブラリもあるよ。 - 行き詰まったら、ChatGPTやCursorみたいなAIツールを活用してみて。始めたばかりで正しい用語もわからない時に、Googleで調べるよりずっと早いよ。 - (宣伝)俺が作業している2つのツールをチェックしてみて:mcap.devはログ用、foxglove.devは可視化用だよ。

もしかしたら、ROSがロボティクスを始めるための道かもしれないし、AGVに関しては、学ぶべきリソースが最も豊富だと思う。でも、それは本当にAGVに限った話だね。空に入ると、すべてMavlink(昔からそうだし)、ASVやAUVはまだMOOSを使っているし、ロボットアームはMoveitよりもABBスタジオを使う可能性が高いし、研究は古典的な方法ではなく、エンドツーエンドの制御に向かっているよ。IoTシステムは主にHome Assistantを使っていて、まあ、直接MQTTを使う人もいるしね。ROSは、私たちROS開発者が思っているほど普及していないかもしれない。何を学ぶべきかは、本当に自分が進みたい分野によるよ。

動画を見たりネットで読むより、実際に手を動かすのが価値あると思う。まずは、Arduino(または安い代替品)を使ったRCカーをおすすめするよ。以下のものは100ドル未満で手に入るよ: - SG90サーボモーター - 28BYJ-48ステッパーモーター - ULN2003ドライバーボード - UNO R3コントロールボード(Elegoo) - RCカーシャーシ/3Dプリントシャーシ いじってみて、センサーやカメラを追加してみて。次はロボットアームを作るのがいいね。

これは間違いなく、学ぶのに最適な方法の一つだと思うよ。 https://store.steampowered.com/app/573090/Stormworks_Build_a... このゲームのアイデアは、救助活動や自然災害に対処するための車両を作ることなんだ。キャリアモードもあって、パーツや燃料に使える通貨を得られるけど、ほとんどのプレイヤーはサンドボックスモードで遊んでいて、特定のことをするための車両を設計しつつ、生成されるミッションを選ぶようにゲームを設定するんだ。たとえば、陸上救助ミッションだけに対応するようにしたり、敵AIと戦うだけにしたりできるよ。ビルディングシステムはすごく深いんだ。構造強度を気にする必要はないけど、パーツの配置や重心の位置、船の浮力のための内部容積などを考慮しなきゃいけない。次に推進システムに進むんだけど、これはコンポーネントから作る必要があるよ。ゲームにはかなり詳細な内燃機関シミュレーターがあって、カスタムエンジンを作ることができるし、適切な燃料や空気を供給し、適切に冷却する必要があるんだ。ジェットエンジンや原子力、フル電動も作れるよ。それからミッションを遂行するためのシステムを構築する必要がある。たとえば、コンテナを運ぶためには、クレーンを作って持ち上げる必要があるんだ。最後に、ゲームにはマイクロコントローラーシステムがあって、クールなことをするための基本なんだ。GPSやレーザー距離、ピッチ、ロール、ヘディング、レーダーなどのデータを読み取るセンサーがたくさんあって、それをマイクロコントローラーにルーティングして、ロジックブロックやLuaコードで数学を行うことで、自動化を構築するんだ。PIDコントローラーの調整や三角関数(距離センサー用)や状態遷移機械のコーディングプラクティスなど、実世界に適用できることにすごく慣れるよ。

僕の提案は、1. シミュレーションツールを学ぶことから始める、例えばMujoco(オープンソース)やIsaac Sim。2. 最適制御と強化学習の基礎を学び、シミュレーションで論文やアイデアを再現する。3. 安価なロボットを使って、トレーニングしたモデルを実装してみる。移動にはUnitree Go1/Go2、操作にはロボットアームを使うといいよ。

正直に言うと、まずはソフトウェアで2Dの3リンクアームを前進逆運動学でモデル化してみるといいよ。それからバーの慣性をモデル化して、DCモーターをモデル化してトルクをバーの接続部分にかけるんだ。それから各モーターのPIDコントローラーをモデル化して、アームをスムーズに動かす。次に3Dに移るんだ。物理がモデル化できたら、モーターの仕様やSolidWorks、モータードライバー、MCUの選定は比較的簡単になるよ。ロボティクスの基本は数学にあるから、制御理論を考えてみて。ROSやアルディーノ、レゴキットのような表面的なことに過度に重点を置かないで。それらは実装の詳細に過ぎないから。

電子工学の観点から見ると、制御理論への道はたくさんの数学が必要なんだ(信号とシステム、フーリエ変換、伝達関数、フィードバックと振動、補償回路など)。最終的には、学生が逆振り子問題を解決することになることが多いけど、早い段階の修士課程か、もしくは上級の学士課程の学生かもしれない。どうやってそれをもっと「アクセスしやすく」するかは、正直わからないな。要するに、センサーをフィードバックに統合してモーターシステムを安定させるために、難しい数学や電子工学を5年間マスターする必要があるってことだね。まあ、サーボを使って多くのことをカバーすることもできるけど(EEが多くのフィードバックループの問題を解決しているから)。でも、自分でセンサーとモーターのソリューションを構築する必要がある場合、数学を知らなかったら詰まっちゃうよ。------- フィードバックセンサーに頼らずに簡単な制御を作ることが目標かもしれないけど、それでできることはたくさんあるよ。でも、マスターのレベルの悪魔がこの問題セットを悩ませるのを避けるように最善を尽くしてね。もしかしたらPIDコントローラー理論を学んで、それが問題に対して十分でないなら、諦めて別の設計を試してみるのもいいかも。PIDは学ぶのに何年も数学を必要としないほどシンプルだけど、設定は非常にアドホックで、必ずしも最良の方法論ではないからね。でも、何もないよりはマシだよ。

すごく簡単なんだけど、なぜか難しく感じるんだよね。でも、実際にロボットを使うには、物理的なロボットが必要なんだ。実際にロボティクスに移行している人を見たことがないけど、みんな何百ドル、何千ドルもかけて、ちゃんとしたロボットを手に入れてる。今の時点で、かなり高性能なロボットはその価格帯に入ってるよ。

  1. まず、ロボットに何をさせたいかを考えよう。これが一番難しい部分で、自分の欲望をかなり制約しなきゃいけないからね。
  2. 次に、それをどうやって実現するかを考える。決定論的なロボットが欲しいのか?それとも推論を使うロボットがいいのか?
  3. それから、物理的な動作ができるロボットを買おう。もし、車から家に食料品を運ぶのが目的なら、静的なスイッチを切り替えるためのリニアアクチュエーターとは全然違う要件になるよ。
  4. ロボットのアクチュエーションの方法を選ぼう:専用の埋め込みコントローラー(FPGA、PLC)、別のスイッチと組み合わせたコントローラー、自動操縦など…テストして、改善して、またテストして…。