VRとロボティクスの融合：可能性と限界

仮想現実（VR）とロボティクスは、反復作業の削減や、デジタル空間・物理空間との関わり方の変化につながる技術です。本記事では、2023年の研究と当時の見通しに基づいて、その可能性と限界を取り上げます。 

Meta QuestなどのヘッドセットやSteamなどのプラットフォームで配信されるVRゲームによって、この技術は広く知られるようになりました。ロボティクス市場について、Market Research Futureは2023年5月に 2030年には2,146億米ドルに達する可能性があると予測しました。2028年ではありません。これは同社の市場予測であり、実績や確実な成長を示す数字ではありません。 

物理的な世界では、ロボティクスが産業・商業分野で利用されており、次のような業種に応用されています。

• 自動車産業
• 化学産業
• 電気・電子機器
• 食品産業
• 金属産業など 

サービスロボットには、次のような用途もあります。

• 農業
• 医療
• エンターテイメント
• 家庭用 

VRとロボティクスを組み合わせ、仮想空間の操作画面から遠隔地のロボットを動かすこともできます。実現できる機能は、システムや利用環境によって異なります。 

VRoxy：VRとロボットによる遠隔協働

研究用の試作システムでは、遠隔地にいる人の代理としてロボットを配置し、その人の身振りなどを伝える方法が検討されています。 

VRoxyは、仕事の場での遠隔協働を研究する事例です。2023年時点では研究用の試作システムであり、一般に販売されていた製品ではありません。 

VRoxy とは？

このシステムは、2023年10月29日～11月1日にサンフランシスコで開催されたACMのUISTで、論文「VRoxy: Wide-Area Collaboration From an Office Using a VR-Driven Robotic Proxy」として発表されました。

VRヘッドセットを使い、別の場所にあるロボットを通じて活動に参加します。小さな利用者側の部屋と広い作業空間を、仮想的な移動と動作の対応付けによってつなぎます。あらゆる微小な動きを一定倍率で拡大するという意味ではありません。 

VRoxyの仕組み

試作システムには、ライブ表示と移動用の表示があります。 

ライブ表示では360度の映像を用い、ロボットの近くにいる同僚と会話ややり取りを行います。 

移動用の表示には簡略化した3次元モデルを使います。利用者が仮想的に位置を変えると、ロボットは対応する作業領域まで実際に走行します。 

利用者が手持ちのコントローラーで常時操縦する必要はありません。システムが利用者の行動を移動指令に変換します。自動走行は、利用者による制御がないという意味ではありません。 

試作システムはMeta Quest Proの追跡機能を利用し、次のような非言語的な情報を伝えます。

• 頭の向き
• 表情
• 指差しジェスチャー
• ロボット上の利用者の表現を通じて伝える視線の方向

VRoxyが示す遠隔協働の可能性

利用者側とロボット側の部屋の大きさを同じにする必要はありません。ただし、仮想的な位置変更でロボットが瞬間移動するわけではなく、実際の走行が必要です。別の建物に切り替えるには、そこに別の対応ロボットを用意する必要があります。

VRoxyの今後の研究課題

2023年時点では、物を扱うロボットアームの追加や自動地図作成は今後の研究課題でした。試作機の機械式の指示装置は、物をつかむアームではありません。移動には、天井にマーカーを設置した準備済みの部屋を使っていました。

別の研究として、日本の筑波大学は皮膚の平均温度をほぼ一定に保ちながら冷感を提示する方法を検討しました。これは独立した感覚インターフェースの実験であり、VRoxyの機能ではありません。 

VRoxyと遠隔協働についての詳しい記事をご覧ください。 

筑波大学による冷感提示の研究

2023年10月の大学発表では、冷風と光を組み合わせた非接触方式を説明しています。皮膚温度を平均的にはほぼ一定に保ちつつ、持続的な冷感を与える方法です。 

残留熱を抑える仕組み

冷風によって知覚できる温度低下を生じさせ、可視光によって知覚されにくい小さな温度上昇を加えます。素早く交互に切り替えることで、温度変化の蓄積を抑えます。実際の熱移動と小さな温度変動があり、物理的な刺激が存在しないわけではありません。 

同じ熱刺激を繰り返すと、感じる強さが弱まることがあります。研究では、急速な温度変化への感度を利用し、残留熱を抑えながら冷感を持続させました。 

VRへの応用の可能性

研究では15人の参加者を対象に実験しました。特定の条件では、大半が温かさを感じずに持続的な冷感を報告しました。すべての人で同じ効果が出ることや、無制限に使えることを実証したものではありません。 

こうしたインターフェースは、仮想空間での臨場感を高める可能性があります。ただし、実験室での実証は、販売可能なVR製品やロボットシステムの完成を意味しません。 

メタバースで温度感覚を提示することは、考えられる応用の一つです。実用化には、快適性、安全性、機器との統合について追加の検証が必要です。 

これらは異なる研究の方向性を示しています。VR、ロボティクス、触覚インターフェースは互いを補完できますが、すべて同じ機能や無限の能力を持つわけではありません。 

想定される応用分野には、次のようなものがあります。

• 医療
• 教育
• トレーニング
• デザイン
• 緊急対応など多数

応用分野と限界

医療教育と遠隔操作

VRは、医療教育、疼痛管理、リハビリテーションなどで利用・研究されています。ロボティクスにも医療用途がありますが、一方の利用に必ず他方が必要なわけではありません。 

触覚フィードバック付きコントローラーを用いた模擬手術は、練習の機会を提供します。実技教育を補完するものであり、臨床教育をすべて不要にしたり、技能を保証したりするものではありません。 

ロボットアームの遠隔操作は別の研究分野です。2023年のVRoxyは遠隔手術を実証したものではなく、承認済みの手術システムでもありません。患者への手術には、専用機器、信頼できる通信、臨床的な根拠、必要な承認が求められます。 

医療分野のAR・VR関連銘柄5社についての記事をご覧ください。

複雑なトレーニング環境

実際の環境での訓練には、高い費用や危険が伴う場合があります。シミュレーションでは、特定の状況を管理された条件下で繰り返し練習できます。 

軍事・飛行シミュレーターは、高価な機器の使用や危険への曝露を減らす可能性があります。一方、脳卒中後のリハビリテーションなどは固有の臨床要件を持つ治療であり、操作者の訓練と同一視すべきではありません。 

VRが状況を再現し、適切なロボット機器や触覚装置が動きや物理的なフィードバックを加えます。再現性や効果は用途ごとの検証が必要です。

教育とトレーニング

科学、工学、建築、医療などの教育には、高価な材料、装置、施設が必要になる場合があります。利用できる資源は教育機関によって異なります。 

実験室や機械へのアクセスが限られると、特に資金の乏しい教育機関では実習が難しくなる場合があります。 

VRは状況を模擬し、遠隔操作のロボットは実機を使う機会を提供できます。ただし、装置、保守、通信環境は遠隔地側に引き続き必要です。 

設計と試作

仮想モデルとロボット用インターフェースは、共同設計や試作品開発を支援する可能性があります。物理モデルを作る前に一部の案を試すことができます。 

複数の視点やアバターは協働を助けます。ただし、物理的・触覚的なやり取りは機器に依存し、実物の性質をすべて自動的に再現するものではありません。 

緊急対応トレーニング

緊急対応の訓練に、本物の緊急事態の発生は必要ありません。演習やシミュレーションはすでに使われています。VRと適切なロボット機器は、すべての現地訓練を置き換えることなく、場面の多様性や管理された難易度を加えられます。 

大手企業と没入型技術

以下の企業は、2023年にVR、AR、複合現実に関する事業や計画を持っていました。すべてがVRoxyのようなロボットシステムを開発していたわけではありません。 

1. Apple

Apple (AAPL )について、原文はアナリストによる2030年のAR・VR年間売上高の予測として、 200億米ドル超 、楽観的なシナリオでは700億米ドルという数字を挙げていました。これは実績やAppleの公式業績予想ではありません。サプライチェーン経由のAppleのAR・VRヘッドセットの生産予測も、当初30万～50万台、2024会計年度85万台、2026会計年度340万台という当時の推計でした。2023年6月5日のAppleの発表では、Vision Proの米国での販売開始予定は2024年初めとされており、2023年12月期ではありませんでした。

2023年の元の分析が用いた市場データでは、Appleの株価は182.45米ドル、1日平均売買高は6,100万株超、時価総額は約2.84兆米ドルでした。いずれも過去のデータであり、現在値ではありません。 

配当や1株当たり利益は、将来のリターンを保証しません。Appleの時価総額だけで、VR製品の商業的成功が証明されるわけでもありません。

2. Microsoft

Microsoft (MSFT )は、複合現実用のHoloLensを開発しました。原文は、2022年10月までに約30万台が売れたという外部の推計を引用しており、現在の会社確認済み累計ではありません。米陸軍とのIVAS契約はHoloLens技術を用いた専用軍事システムに関するもので、5年間と5年間の延長オプションを合わせた潜在的な最大額は218.8億米ドルです。直ちに実現した売上高ではありません。 

2023年の市場データでは、Microsoftの株価は361.53米ドル、前日比1.67米ドル・0.46%安、時価総額は2.69兆米ドル、当時の52週間の株価範囲は219.35～366.78米ドルでした。現在値ではなく、その範囲が安全性や収益を保証するものでもありません。

3. Meta

MetaはQuest 2で大きな存在感を持っていました。原文の1,700万台という販売数は外部の推計であり、現在の会社確認済み累計ではありません。Meta Quest Proは2022年10月に米国で1,499.99米ドルの発売時価格で登場しましたが、これは現在の価格ではありません。Quest 3は2023年10月10日に発売され、128GB版の発売時価格は499.99米ドルでした。

2023年の市場データでは、Metaの52週間の株価範囲は100.74～330.54米ドル、時価総額は約8,210億4,500万米ドル、発行済み株式数は25.7億株でした。いずれも現在のデータではありません。 

同じ過去のデータには、10日平均売買高2,435万株、ベータ1.21、2023年初めから測定時点までの株価上昇率166.05%が記載されていました。ベータは計算方法に依存し、過去の成績は将来のリターンを保証しません。 

4. Samsung

2023年にはSamsungの将来の複合現実用ヘッドセットに関する報道がありました。4台の追跡用カメラ、パンケーキレンズ、2台のRGBカメラ、深度センサー、視線・手の追跡、OLEDマイクロディスプレイ、Exynos 2200は当時の試作機に関するうわさであり、製品版や手術ロボットの確定仕様ではありません。

原文が挙げた売上高予測は2023年261兆700億ウォン、2024年300兆2,790億ウォン、純利益予測はそれぞれ10兆9,000億ウォン、29兆510億ウォンでした。当時の推計であり、確定決算ではありません。ネットキャッシュは貸借対照表上の金額で、キャッシュフローとは異なります。配当利回り2%超という記述も過去の数値であり、成長を保証しません。 

没入型のインターフェースは新しい用途を生む可能性があります。商業的な成功は、価格、快適性、ソフトウェア、利用者の実際の需要などに左右されます。 

AR・VR関連銘柄10社についての記事をご覧ください。

VRとロボティクスの展望

VRは臨場感を高め、ロボティクスは遠隔地での物理的なやり取りを可能にします。装置へのアクセスや繰り返し可能な訓練は、考えられる利点です。仮想的なテレポートは視点や利用者の表現を切り替えるもので、物体を瞬間移動させる技術ではありません。 

今後の発展には研究、資金、技術評価が必要です。AIや機械学習は特定の機能を支援できますが、投資の増加、無限の精度、あらゆる分野への普及を保証するものではありません。