AR/VR
壁を打ち破る：VRロボティクスがシームレスなプロフェッショナル協働の未来を形作る方法
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バーチャルリアリティ（VR）産業は急速に成長しており、2020年には米国の消費者の約5人に1人がVRを使用しています。しかし現在、ゲームおよびエンターテイメント部門が世界的にVR成長の最大の推進力である一方、この没入型技術は他の生活領域にも広がりつつあります。
ブラウン大学とコーネル大学の研究者は、プロフェッショナルな環境でのVR利用拡大に取り組んでいます。これは、リモートユーザーがバーチャルリアリティで行う動きやジェスチャーにリアルタイムで自動的に応答するテレプレゼンスロボットを含みます。
このため、研究チームはVRoxyと呼ばれるロボットシステムを開発しました。これはコントローラ不要でVRで制御されるロボットプロキシで、オフィスのような小さな空間でリモートで作業する人々が、はるかに広い空間で働くチームメイトとハンズオンで協働できる可能性があります。
「バーチャルリアリティの大きな利点は、バーチャルリアリティゲームで人々が使用するさまざまな移動技術を活用できることです。たとえば、瞬時にある位置から別の位置へ移動することができます。」
– Mose Sakashita、コーネル大学情報科学の博士課程学生。
彼は付け加えました:
「この機能により、リモートユーザーは非常に限られた物理的空間しか占有できませんが、はるかに広いリモート環境でチームメイトと協働できます。」
そこで、チームはCornellの類似ロボットReMotionをベースにVRoxyを作成しました。ReMotionはリモートユーザーに代わって物理空間を占有し、ユーザーの動きをリアルタイムで自動的に鏡像化し、標準的なバーチャル環境では失われがちな重要なボディランゲージを伝達します。ReMotionの機能は、ローカル側とリモート側の両方のユーザーが同一のハードウェア構成と同程度の作業空間を持つシナリオに限定されていましたが、VRoxyはこの制限を克服しました。
VRoxyというソフトウェアは、リモートにいるユーザーがVRヘッドセットを装着し、オフィスや実験室、同僚が実際に作業しているその他の場所など、仮想的にその空間へ転送されることを可能にします。物理的な場所では、リモートユーザーはロボットを通じて表現され、歩行など自然な動きで環境内を移動できます。その上、リモートユーザーは指差しやうなずきといった頭部アニメーション、さらにはロボットプロキシを介した表情などのジェスチャーで同僚と協働できます。
現在は初期段階ですが、研究者はこのソフトウェアがロボットプロキシや拡張現実（AR）ソフトウェアをリモート協働に使用する際の最大の課題のいくつかに対処できる可能性があると述べています。
VRoxy: リモート協働の革命化
The paper “VRoxy: VR駆動ロボットプロキシを使用したオフィスからの広域協働” は、今年のAssociation for Computing Machinery (ACM) Symposium on User Interface Software and Technology (UIST) が10月29日から11月1日までサンフランシスコで開催された際に発表されました。この研究論文は、VRoxyが複数の物理的ロケーションを統一されたバーチャル空間にマッピングできることを示しています。
バーチャルリアリティは、ユーザーを3D環境に没入させ、共有またはリモート環境でロボットを閲覧・操作できる直感的なインターフェイスを作成する機会を提供します。これによりインタラクションが容易になります。VRインターフェイスは、タスク完了時間の短縮、オペレーターのパフォーマンス向上に寄与し、従来のインターフェイスよりも一般的に好まれることが示されています。しかし、VRロボットインターフェイスに関する基礎的な研究は多く行われているものの、VRテレオペレーションインターフェイスの開発にはまだ多くの課題が残っています。
「現在、協働用のモーション制御ロボットは、物理的な場所がリモート環境と同じ広さであることが必要ですが、実際にはそうでないことが多いです」と、ブラウン大学の博士課程学生であり、Visual Computing Groupの研究員でもあるブランダン・ウッドァード氏は述べました。彼は以前、Nvidia (NVDA ) 、MITリンカーン研究所、NASAジェット推進研究所、Intelでインターンを経験しています。さらに、部屋のサイズは異なり、Zoomでの会議でも簡単に確認できると指摘しました。
論文によれば、ロボットプロキシに関する最近の研究は、共同作業に重要な多くの非言語的手がかりを自動的に再現できることを示していますが、これらはしばしば各拠点で対称的なハードウェア設定が必要です。この課題への解決策として、チームはVRoxyを導入しました。これは、個人オフィスなどのはるかに小さな空間でVRヘッドセットを使用し、ロボットを通じてリモート空間へのアクセスを可能にするシステムです。研究者は、ソフトウェアの自動リアルタイム応答性がリモートとローカルの両チームメイトにとって鍵であると述べました。
VRoxyは、リモートユーザーがVR空間で行う小さな動きを、ロボットの大きな物理的動きにマッピングし、ユーザーが広い物理空間を容易にナビゲートできるようにします。このように、VRoxyを通じて、VRユーザーはリモート空間の低忠実度レンダリング内を迅速にナビゲートできます。
VRヘッドセットを装着すると、VRoxyユーザーは2つのビュー モードにアクセスできます。1つはライブモードで、ローカルの協働者とのインタラクションのために協働空間の没入型画像をリアルタイムで表示します。もう1つはナビゲーションモードで、部屋のレンダリングされた経路を示し、リモートユーザーが行きたい場所へ「テレポート」できるようにし、動揺症状を抑えつつ、より迅速でスムーズな移動を可能にします、と研究者は述べました。
さらに、システムが自動であるため、チームメイトはロボットを手動で操作することなく協働に集中でき、360度カメラの映像を利用してリアルタイムインタラクションをサポートします。
システムは、共有空間周辺のマイクロモビリティをプロキシ上にレンダリングすることで、インタラクションの様式も促進します。ヘッドローテーション、表情、指差しジェスチャー、視線といった複数の非言語的手がかりは、VRユーザーがQuest Proを通じて捕捉され、リモート側のテレプレゼンスロボットで表現されます。
VRoxyを使用すると、協働者は小さな物理空間から広大なリモート環境をナビゲートし、協働できるだけでなく、物理的に離れた別々の作業空間間を瞬時に切り替えることも可能です、と研究は述べています。これにより、VRoxyはコンシューマーグレードのヘッドセットを使用した固定型およびモバイル型ロボットプロキシの両方に適応できることが示されています。
今後の研究では、論文の第一著者であるSakashitaは、VRoxyにロボットアームを搭載し、リモートユーザーがロボットプロキシを介してライブ空間の物体と相互作用できるようにすることを目指しています。さらに、Roombaのように部屋をマッピングする機能を備えることも予想しており、さまざまなセンサーを使用して環境をナビゲートし適応します。現在、VRoxyは天井マーカーを利用して部屋をナビゲートしていますが、リアルタイムマッピングのサポートにより、教室での展開も可能になるとSakashitaは述べました。
情報科学の博士課程学生であるHyunju KimとRuidong Zhang、そしてCornell Bowers CISの情報科学教授であるFrançois Guimbretière、そしてWoodardは、Nakajima FoundationとNational Science Foundationの支援を受けた研究論文の共著者です。
シナジー解放: VRとロボティクスの協働
バーチャルリアリティの概念は1960年代から存在していますが、ロボティクス分野での利用は限定的でした。これは、VRとロボティクスの間に大きなシナジーがあるにも関わらずです。
VRはロボティクスにおいて、没入型ロボットテレオペレーションを提供したり、人間とロボットの相互作用や協働研究を実施したりするために使用できます。一方、ロボットはユーザーに触覚フィードバックを提供することで、より没入感のあるVR体験を実現します。
ロボティクス分野でのVR統合の欠如は、商用VRデバイスの入手性と手頃さが不足していたことが主な原因です。過去10年でVRデバイスは大きく進化し、VRとロボティクスを組み合わせた人間とロボットの相互作用や協働が増加しています。
再構成可能なシステムへの関心が高まり、変化するニーズに合わせて調整できるようになるにつれ、バーチャルリアリティはロボティクスでの利用が増えており、人間と機械のコミュニケーションをより成功させる手段となっています。
これら二つの技術は現在、ロボットの性能向上と人間が制御できるようにするために、さまざまな応用で使用されています。例えば、医療ロボティクスでは、VRトレーニングにより医師や外科医が実際の患者を扱わずにほぼ実際に近い状況で訓練できます。VRはまた、兵士が軍用ドローンやロボットを扱う訓練にも使用され、昂価な機材の損傷リスクを回避します。さらに、VRとロボティクスの研究は、複雑な環境での宇宙探査の最適化にも利用されています。
VRとロボティクスを活用することで、VRoxyはリモート協働やプロフェッショナルな環境でも大きな進歩をもたらす可能性があります。異なる物理的ロケーションにいるユーザーが共有空間でシームレスに協働できるようにすることで、密接な調整とコミュニケーションが必要なプロジェクトに取り組むリモートチームにとって非常に価値があります。
VRとロボティクスはそれぞれ単独でのトレーニングに有用ですが、組み合わせることで、あらゆる分野の教育がより直感的で没入的になります。さらに、より賢いロボットの訓練にも役立ちます。
トレーニングやリモート支援・サポートに加えて、VRoxyは物理的空間が制約される状況やリモート教育でも活用でき、学生に物理的設定での没入体験を提供します。また、バーチャルサイト訪問を容易にし、ステークホルダーが遠隔で物理空間を探索し、情報に基づいた意思決定を行えるようにします。
VRとロボティクスの力を活用する企業
VRとロボティクスの組み合わせの可能性を踏まえ、複数の企業がこれらの技術の活用を研究・開発しています。以下に主要な企業をいくつか紹介します：
1. Cambrian Intelligence
同社は機械知能アルゴリズムの開発と応用に注力しています。Cambrian Intelligenceは、バーチャルリアリティ、トラッキング、ハプティクスなどのゲーム技術を用いて、手や腕の動きで遠隔ロボットを直感的に制御するテレオペレーションインターフェイスを構築しています。
2023年9月21日現在、Cambrian Intelligenceは、シリーズ不明のラウンド、プレシード投資、EU中小企業向け実行機関EASMEからの助成金、ff Venture Capitalからの未公開資金など、合計3,793,919ドルを調達しています。
2. Intel
世界最大級の半導体チップメーカーであるIntelは、ロボティクスとVRに関連する技術開発の主要プレイヤーであり、両分野に技術を提供しています。今年初め、Intelはコンピュータビジョン向けにMiDaS 3.1を導入し、ロボティクス、AR、VRの幅広いアプリケーションにおける深度推定課題の解決策として提供しました。
INTC 価格チャート
INTC 価格チャート
現在、Intel (INTC ) （INTC）の株価は38.73ドルで、今年は46.69%上昇しており、配当利回りは1.29%です。2023年第3四半期の売上高は142億ドルで、前年同期比8%減少し、1株当たり利益（EPS）は0.07ドルでした。
「我々は際立った第3四半期を達成し、プロセスと製品ロードマップ全体での進捗、新たなファウンドリ顧客との契約、AIをあらゆる場所に提供する勢いが強調されました」とIntel CEOのPat Gelsingerは述べました。
3. Vicarious Surgical
この会社は技術者と医師のチームにより率いられ、ロボティクスとバーチャルリアリティの最新イノベーションを外科手術に応用しています。腹部手術を受ける患者により良い結果と低リスク・低侵襲性を提供するため、Vicarious Surgicalはカメラ付きの視認性と優れた可動性を備えた2本のロボットアームを搭載した患者用カートと、ロボットを操作する外科医コンソールを使用し、3D画面、VRヘッドセット、独自ソフトウェアで制御可能にしています。
RBOT 価格チャート
RBOT 価格チャート
2023年第2四半期に、Vicarious Surgicalは現金、現金同等物、短期投資として8,280万ドルを報告しました。この期間、同社は臨床および規制の道筋が明確になり、2024年中頃に初の腹壁ヘルニア手術を患者で完了する見込みです。また、米国の主要病院システムとの第4の契約を締結し、病院パートナーは250以上に増えました。一方、Vicarious Surgical（RBOT）の株価は現在0.4263ドルで、TTMのP/Eは-0.68、EPSは-0.63です。
結論的考察
比較的新しい技術であるにもかかわらず、バーチャルリアリティの採用は企業、組織、さらには政府にまで広がっており、その可能性は新たな開発ごとに明らかになっています。VRはゲーム、スポーツ、ヘルスケア、教育、不動産、製造、マーケティング、自動車、防衛分野での関心が高まるだけでなく、ロボティクス産業にも大きな変化をもたらしています。
VRとロボティクスを組み合わせることで、命を救い、探査の限界を押し広げる可能性があります。資金調達、技術的課題、規制上の考慮事項などが成長に影響を与えるものの、科学者やエンジニアはこれらの技術でブレークスルーを続けています。
VRとロボティクスの進歩により、今後5〜10年でVRoxyのようなシステムが特定の産業で応用されることが期待され、技術が成熟しアクセスしやすくなるにつれて、より広範な採用には時間がかかるでしょう。
