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家事ロボットは難しいのか？実現可能なのか？

備忘録・雑感 ロボット一般

以前Twitterにおいて、

家事ロボットの実現が待たれるが、それが未だ実現しない理由は、その実現を待つ人も、その実現を目指す人も、家事への理解あるいは家事に対する分析が足りないからである

という趣旨のツイートをした方がいた。当時のツイートは以下だ（ツイートの引用そのものについても、後で述べる。）


引用①


今回はその内容に沿って、自分の個人プロジェクトについて少し考察してみようと思う。

ちなみに僕の結論は

『上記指摘に対応したようなシンプルな発想に基づく安価な家事ロボット』の実現は僕個人ではちょっと難しそう、ただ、少なくとも指摘の趣旨は今後も心に留め置こう

だ。毒にも薬にもならない結論だけど。

はじめに

発端

件のツイートは確か今年の6月半ばのものだったと思う。
上記の趣旨のツイートにぶら下げる形、あるいはそのリプライに対する応答で、「ではどうあるべきなのか」についても述べていた。


その方は多分僕よりも家庭内での家事需給のバランスが需要が多い側に寄っていたのだろう。
それ故かは知らないが、僕の想定よりも少し強めの論調だったこともあり、ロボットにも家事にも常日頃触れている僕としてはにわかには受け入れ難いというか、「イヤイヤそうは仰っしゃいますけど実際難しいですよコレ・・・」と言いたくもなった。


が、一方で僕は機材オタクというかカタログマニアというか、、、とにかく手段や機材のことを考えるのが好きで、手段と目的が入れ替わってしまったり、所謂「ハンマー問題」に陥ったりしてしまう傾向がある。

仕事ではそうならないように最大限の注意を払っているけれど、趣味でルンバサイズのロボットに家事をさせようと企んでいる身として、

  • 家事とは何なのか、何を目的としたどのような動作なのか
  • ロボットでそれをこなすにはどうすればいいか

という要件定義のようなものをやり直して、目的に対して手段のバランスが取れているのか、考え直すのも良いのではないかと思った。

執筆に当たって

正直、件のツイートに対する反応は賛否両論だったように思う。そして今回はそのツイートを見た僕の考察を書きたいので、賛否両論まで再燃はさせたくない。
従って、件のツイートやその関連ツイートについては、要点のみの紹介として、当時の議論の「熱」から少しでも距離を置こうと思う。


・・・と思ったが、それでは引用の要件を満たさず、僕に執筆リテラシー的な意味での危険が及んでしまう。
あまり本意ではないが、はてなブログの機能を使って件のツイートを埋め込む形で引用するという形にしようと思う（というかツイッターの利用規約として、引用にはそういうツイッター側が提供するインターフェースを使う必要がある？）


この記事の趣旨はツイートの紹介ではなくて、ツイートを読んだ僕が脳内で行った家事ロボット開発シミュレーションである。

件のツイートと関連ツイートの内容

以下①〜④は当人のツイートの引用。

引用①（再掲）


引用②


引用③


引用④



実際は他アカウントへのリプライや枝ツイートのようなものがあるかもしれないが、主要と思われた部分を時系列順に引用させて頂いた。

引用①の前には、本当の発端ツイートがあるのだが、それについては当該アカウント主の身上話の要素が強く（文量としては少ないが、個人的には印象に残ってしまった）、公開アカウントとは言えわざわざ別の記事で紹介されるのも本意ではないだろうと思い、引用は避けている。


件のツイートに対する自分なりの解釈

途中まで読んで字義通り捉えると何が起こるか

引用①から6、7行目「家の物を全て撮影データ化し収納場所を把握し重いものも高い位置も出し入れする」という文言を切り取ってみよう。

  • 撮影データ化する
    • でぇぷらーにんぐで物体認識でしょ、知ってるよ！
      • 冬物コートと春物コートとか、飲料用コップとうがい用コップを区別するのは既存の分類器だと無理みたいだな。自前のデータセット？　撮る角度、時間帯、照明、背景を変えて1万枚ずつ？　アノテーション？　・・・それ美味しい？
      • 同じ分類器（ロボット）と生活用品を持っている人がたくさん居れば、データは共有できるけど・・・面倒なのは変わらないな。
      • 学習に大きなパソコンが必要って・・・ロボットに載ってないの？　あ、これは推論だけしかしないのか。
    • 力技はやめて、バーコードを貼って管理しよう！
      • 冬物コートと春物コートは別のバーコードか。。。2枚刷ったけど、どっちがどっちだっけ？。
      • というかバーコード貼るスペースなんて無いじゃん。
      • そしてバーコード面を下に置いてたらロボットは読み取ってくれないらしい。
      • 僕って思ったより色んな物持ってるな・・・100種類超えそう。
  • 収納場所を把握する
    • 分類器ができてれば、分類結果に紐付けておけばいいから簡単そうだな。
      • 位置座標を手入力すれば簡単かな。
      • それだと面倒だから、バーコードみたいのを収納場所に貼ればいいか。
      • 収納場所に貼るスペースも無いしそもそも貼るのも面倒になってきた。
  • 重いものも高い位置も出し入れする
    • 確かに結局それが一番しんどいんだよな
      • 5kgのものを5秒かけて1m持ち上げるのに10Wか、モータは相応に小さいけどギアボックスにバッテリに保護カバーに、結構嵩張るな。
      • 5kgのものをピックアップするとなるとアームも大きいな・・・この部分だけで10kgくらいありそう。
      • 移動を自分でしてくれるのは良いけど、遅いし、中に入ってるファンが煩いな・・・壁にマーカーボードを貼ると静かになるらしいけど、インテリア的には受け入れ難いな。
      • というか転倒防止なのか知らんけどロボットの足がせり出してて邪魔！・・・あ、電池切れた。
      • 先週衣装ケースに入れてもらったワイシャツ、ケース内で平積みにされたから取り出しづらいな。

・・・とまあ、ロボットを手に入れた僕の思考パターンは多分こんな感じだ。

ロボット技術に対する造詣、日用品の収納に対する造詣の深さによって分析のやり方や程度に違いはあると思うけど、「大したことできない割に機械が大袈裟だしユーザへの注文が多い」という感想を抱くと思う。

引用②の４〜６行目「「置いたものを正確に戻す」機能で物をどかしまくって掃除機をかけまたそっくり物を元に戻すが自動機能」についても、題材が違うから思考パターンは結構変わるだろうけど、似たような結論になるだろう。


もちろん、これはあまりに字義通り過ぎる解釈というもので、もはや曲解に近い。


ツイートのポイント

ツイートの趣旨は多分、家事ロボット実現のためには以下の４ステップが肝要である、ということではないだろうか。

  1. 家事によって達成したい状態を明確化する
  2. それはどのような動作によって実現できるか、機械にとってやりやすい動作（の相性が良いもの同士の組み合わせ）のみで達成できるレベルまで分解して記述する
  3. 分解した単一の要素を達成できる機械を作る。それは一般に想像される「ロボット」とは違う形をしているかもしれない。
  4. その機械が動きやすいように人間が環境を整える。あるいはロボットが勝手に環境に作用することを人間が許容する。


前節で例に挙げた収納行為をコレに沿って分析してみると、多分以下のような感じだ。

f:id:ktd-prototype:20200708234949p:plain
日用品を片付けるという動作の分析（一例）

漏れ抜けはあるだろうが、考え方としてはこうだと思う。

そして、おそらく以下が全ツイートを総じての趣旨だと解釈する。

  • いかに図中赤枠を分析し、緑の枠の中を（図中の記載に囚われずに）単純な機構で実現するか、というのが開発者の腕の見せ所である（引用①、②）
  • 最終的に緑の枠内に入っている要素をパッケージ化できれば片付けロボットができる
  • そうでなくとも、役に立ちそうな要素だけを抜き出した機械を作ることができる
  • この際、いわゆる「ロボット」の形態に囚われるべきではない
  • 同様に、人間と同じ動作で実現する必要もない（引用③）
  • その過程で、青背景にあるような行為（環境を変える、習慣を変える）をユーザは実施・許容すべきである（引用④）

この指摘は非常に的を射ていて、実際この考え方に沿って設計・製造され普及したものが今「家電」とか「全自動〜〜機」とか「ルンバ」とか呼ばれている。

では、具体的に何が実現できそうか

他にどんな家事があるか？

別に家事でなくてもいいが、まあ家で日常的・繰り返し行う動作で、ロボットにやってもらえたら嬉しそうなものを考えてみる。
ただ、思いついたとしても、定番の自動化手段が既に提供されているものは除くことにしようと思う（電動歯ブラシとか、食器洗浄機とか、スマートリモコン対応家電とか、ルンバとか）
ここは完全に僕のさじ加減だ。

  • 朝間違いなく起きる（寝坊防止ベッドみたいのは電車の運転手向けに存在する）
  • 食材の調理（フードプロセッサや電気調理釜は存在する）
  • 食器の運搬
  • 洗った食器の棚への収納
  • 買った食材の冷蔵庫・冷凍庫への収納
  • 洗濯物のうち大事なものを洗濯ネットに入れる
  • 洗い終わった洗濯物を、乾燥機にかけていいものとかけてはいけないものに仕分ける
  • 乾燥機にかけたくない洗濯物を物干し竿に干す（ドラム式ならワイシャツを乾燥機にかけてもノーアイロンで行ける？）
  • 乾燥機にかけた洗濯物を回収する
  • 乾燥が完了した衣類を収納する
  • ローソファや座椅子の底面、それらで塞がっているローテーブルの下を掃除する
  • 日用品を片付ける（上で分析した）
  • 布団をあげる／敷く
  • シーツを布団から剥ぎ取る／被せる
  • 換気のため窓を開ける／閉める
  • ゴミ箱の袋を交換して、一杯になった方の口を縛る
  • 空き缶や空きペットボトルの中を濯ぐ
  • 各種ゴミをゴミ置き場に持っていき、捨てる
  • 台所や洗面所の流し、ゴミ受けを掃除する
  • 風呂釜と蓋、風呂床、排水溝を掃除する
  • トイレを掃除する
  • ブルーレット置くだけを詰め替える（これが結構難しい）


・・・とまあ、漏れ抜けはあるだろうけど、週に１回はやりたい家事と言えばこのあたりだろうか。
実際はトイレの掃除とかは２週に１度だったり、炊事はもう少し頻繁にやっていたりするけど。


これらの家事はどのような（機械にとって得意そうな）動作から構成されるか？

これについてはもう論じるのも面倒くさいが、実現したい状態に対してどのように動作へと分解しようとも、ハッキリ言ってこのままでは機械が得意な動作など殆ど無い。

いや、あるにはあるかもしれないけど、僕が家庭内で使う「機械」に期待するのは、小さくてメンテナンスに手間がかからない魔法の箱なのであって、洗濯槽からワイシャツを取り出す身の丈ほどもあるロボットアームでもないし、埃を取るためだけにローソファをどかすミニチュアドーザでもないのである。

人間が両腕でする以上の仕事をロボットにさせるのはハッキリ言って相当大掛かりな装置と安全装置とメンテナンスコストが必要だ。例え片腕はバランスを取ったり作業対象物を押さえているだけだとしても、だ。
家事労働中に転倒しないことを保証するだけでも、あるいは人間の目線の高さにアクセスするだけでも、至難の業かも知れない。


そして環境や物体を認識をさせるのも厄介だ。
素の状態の日用品を、属性や商品名のレベルで分類することを普通のロボットはしない。たとえば、半袖のシャツと長袖のシャツは区別できても、「勝負ワイシャツ」と「普通のワイシャツ」の区別は結構複雑というか、僕自身に対する知識が要る。

ロボット工学でよく話題になる「ただ自律的に移動する」というのが一番得意なんじゃないかと思うくらいだ。


強いてあげれば、任意のタイミングで始動・停止できて、台所と居間と寝室を定期巡回するロボットみたいのは良いかも知れない。経路も完全に固定して、ガイドテープを床に貼っておけばいい。
食器を乗せて運ばせてもいいし、スマートリモコンやWiFiルータが僕に付いてきても面白い。

当時書かなかったから後出しのようになってしまうけど、実は僕の自律走行台車も当初からそこを目指している（折角だからガイドテープは無しにしようと思っているけど）


じゃあどうするか

動作の分析が足りないのではないか

諦めるのはまだ早い（その１）

もっと家事の動作を細かく分解してそれを機械に対する要件として定義しなおせば、機械が活躍するチャンスはあるはずだ。


例えば、

  • ゴミ袋が一定重量を超えたらゴミ袋の開口部を熱融着して塞いでくれる機械
  • 棚の脇に鎮座して、ボタンを押すと荷物を収納場所まで持ち上げてくれるリフト
  • 掃除をしようとしたら便座の蓋を開けてくれる便器

・・・みたいな。最後のは既存か？


人が機械のために準備してやるべきものは何か？

まだ諦めるには早い（その２）

ツイートの趣旨を理解していれば、まだ機械を活躍させるチャンスはある。
上の図の青い背景の部分のように、人間が環境を用意してやればいい。


今ウチにルンバが来ても役に立たないけど、僕が床上生活を辞めてダイニングテーブルと椅子を買い、床には物を置かず、ルンバに進入してほしくない場所にバーチャルウオールを貼ることできっと彼は輝ける。
このように、人間が生活様式を変えたり、より多くのコストを払うことで、機械が活躍するチャンスは増える。



全ての日用品に、その呼び名と、使いたい場面と頻度と、入手経緯などの文脈と、僕の愛着度を刻み込んだバーコードシールを貼って機械で読み取れるようにするとか。
そこまでしなくても、家中の収納棚と、家中の日用品を、全てチップが埋め込まれた専用品に買い替え、揃えても良い。少なくとも機械で日用品を識別して、収納場所を思い出すところまではスムーズに行くはずだ。


全ての日用品をものすごく軽くして、家の床にはベビーパウダーを撒いてサラサラにしておいて、とにかく床にある物体をロボットが動かしやすいようにしておくとか。
ちょっと大型のルンバがあればアレコレどかしながら床を掃除してくれるだろう。日用品がちょっと移動してるくらい別に許せる。



人が諦められるものは何か？

まだ諦めるには早い（その３）

人の側が何かを諦めることで、機械に対する制約はもう少し減るのではないかと思う。


上にも書いたが、日用品は種類ごとに１品種か２品種の定番品しか買わず、収納場所も完全固定でタグ付き、としておけば片付けロボットのタスクは単純化される。
他にも、ロボットにやらせるのが難しそうな家事は全て諦めて、食器は水切りカゴに入る分しか使わない、洗濯物や日用品は床に置いたままにして片付けない、とか。

とにかくロボットの仕事を減らしてやれば、ロボットが活躍する機会は増える。少なくとも、こっちがガッカリする機会は減る。



床がものすごく汚くてもいいならルンバは要らないし、食器が汚くても良ければ食器洗浄機も要らないのだ。
・・・そもそもロボットも機械も不要になってしまいそうだけど。


そこまで諦めなくても、少しの諦めでもロボット開発はグッと楽になる。
気づいたら赤ん坊の指が折れていても良ければ、多重にかけた安全装置の諸々も省略できる。サイズも値段も半分になるかもしれない。


そもそも他に考えるべきことはないか

本来はこんな後半に書くことではないが、この記事では中身まで検討が及ばないため、ここにコッソリと書いておく。

何かと言うと、
ニーズの種類と程度の分析をしっかりとやる必要がある。

どのような家事があって、どのような動作に分類できそうか、という検討は上で行っているが、これはニーズの分析と言うよりは実現手法の検討だ。ニーズの種類は分析したと言えるかも知れないが、「程度」の分析には至っていない。


冒頭で、「その方は多分僕よりも家庭内での家事需給のバランスが需要が多い側に寄っていたのだろう。」と書いたが、まさにコレである。何が実現できて、その定量的価値はいくらか、までは分析できても、定性的価値がいくらか、は、本当にその受益者の事を深く理解する必要がある。



僕は5kgの荷物を100回棚から出し入れする体力があるし、100回連続してそれをやっていても誰からも文句を言われない。その作業の間に赤ん坊が浴槽に落ちて溺れてしまう心配もない。
そうすると、家中のチップ埋め込み収納棚に据え付けられた大仰で高価なピッキングロボットと昇降機は「金銭的にもインテリア的にもコストに見合わない」ものとなる。一方で、これが片親で幼児を育てている家庭なら、もう少しニーズの程度が増すかも知れない。

ちょっと極端な例えではあったが、「ニーズの程度」は結局ユーザ次第なので、それを踏まえてもう一度考え直せば、何か妙案と言うか、機械化するのに適した家事は見つかるかも知れない。
こんなことを言っている時点でハンマー問題に陥っていることは自覚している。機械化するより家事代行を頼んだ方が早いかも知れないし。


結論

記事の後半で述べてきたことを上手くやれれば、きっと第２のルンバみたいのが生まれるはずだ。
或いは、述べたようにどんどん何かを諦める方向でなくても、既存の家電にもう一機能追加する代わりに、設計をゼロから刷新しても良い。


ただ、今の所、少なくともその方向性で面白そうな改良または開発のネタは思いついていない。メーカーが発売する気配もないし、発売したとしても今の家電を買い換えるのは少々惜しい。まだ買って日が浅いものも多い。



すると結局、冒頭のような結論になってしまうのだ。


『上記指摘に対応したようなシンプルな発想に基づく安価な家事ロボット』の実現は僕個人ではちょっと難しそう、ただ、少なくとも指摘の趣旨は今後も心に留め置こうと思う。