10x Hardware & A Feasible Path to Robotics
ハードウェア開発を 10 倍速く。ロボット作りを可能にする
3 つの C が動く機械を作り · 4 つ目が現実世界で成立する
brick ロボットアーム · MK
四足ロボット犬 · Pro
多指ハンド · Pro
大積載ドローン · Pro
CAD なし · コードなし
それでも実際に動く機構が組める
到達度 → brick ロボットアーム 1 台
部品がブロックから本物の金属へ
C₄ は機械が物理世界にどう触れるかを計算する
ロボット犬 · 多指ハンド · ドローン —— 同じ道
分解すれば、どの一つも単独で売れる
プリンタ 1 台で部品が出る
どこでも作れる · 世界へ出荷
まず、なぜハードウェア作りが今なお一部の人の特権なのか。
アイデア
プロトタイプ
製品
各段階に 3D 設計・電子・ソフトが必要 → 各段階 n³、三段階で (n³)³ = n⁹
ソフトより n⁹ 倍難しい
スマートハードウェアの必要とするは世界的に急増しているが、実際に作れる人はごく少ない。
ソフトが失敗する次元は 1 つ:コード。ハードには 9 つある。
| 3D 設計 | 電子 | ソフトウェア | |
|---|---|---|---|
| アイデア | 描けなければ議論できない | 何個のモータが要るか、規格も分からない | 論理が実現できるか分からない |
| プロトタイプ | モデリング、造形、組立、手戻り | 選定、配線、デバッグ、基板を焼く | ファームウェア、通信、調整 |
| 製品 | 公差、金型、量産のばらつき | PCB、認証、サプライチェーン | OTA、安定性、量産書き込み |
9 マスは互いに結合している
寸法を 1 つ変える → モータが変わる → 校正が変わる
ソフトは 1 行変えれば 1 行だけ。ハードは穴位置 1 つで 3 系統やり直し
現実の手:チームを組む
ハードウェア起業の立ち上げコストが一桁高くなる
3C は 9 マスを一つの行為に圧縮する
プロトタイプ(中間言語)の構築コストを大幅に下げる
アイデア | ||
| ↓ |
→ 工程の壁
(PoC 検証) | |
非専門ユーザー |
→
プロトタイプ
→ |
専門エンジニア |
|
→ スキルの壁
(仕様を伝える共通言語)
↓ | ||
製品 / 量産 |
ハードウェアの言語とは誰にでも届くプロトタイプ
MK Cube:アイデアと専門仕様をつなぐ中間言語
3 つがそれぞれ一区間を担い、合わせて動く機械になる。
構造を組む
ブロックのように機構を組む
接続が拘束を持つ —— 間違えると組み付かない
正しく組めば、実際に動く
スマートモジュール
電気を動きに変えるブロック —— モータ · サーボ
世界を数値に変えるブロック —— 距離 · 姿勢 · 音
ドラッグすれば使える、配線も部品選定も不要
ビジュアル論理
一言話す → AI がブロックを生成
ブロックを並べる → Python / C++ にコンパイル
プログラミングの素養は不要
9 マスが一つの行為に圧縮される:組む → 載せる → 動作を述べる、そして動き出す。
ブラウザ上の開発環境。Construct × Cube × Code を統合(MakerKit.com ライブデモ)
軸が穴を通る = 回転対偶
歯車の噛み合い = 伝達比
ピンが溝に入る = すべり対偶
後付けの注釈ではなく、組む行為そのものが生む
書き出し不要 · 関節の再定義不要 · ワンクリックで計算
画面で動くのは、実際の拘束に従って動いているから
デジタルモデルの各部品には、手元に実物がある。シミュレーションが通れば、そのまま組むだけ。
図面ではない —— どれも物理エンジンで動作し、実際に動く。
機構ライブラリの実物の一部 —— 歯車、リンク、カム、差動、履帯など
歯車 → 軸間距離と歯数比
ウォーム → 軸が直交し交差しない
ラック → 直線変位が回転角に比例
幾何量で分類。人手のラベル付けではない
「回転を直線運動に変える機構」と言えば候補が返る。カタログを探す必要はない。
全リストとアニメは巻末付録に。
構造は組む · モータはドラッグ · 動作は話す
多関節直列 · 手先に姿勢あり · 動作の再現性
関節の拘束が一つでも偽なら、手先はぶれる
C₁ の拘束が正しい · C₂ の駆動が通る · C₃ の論理が動く
3 つの C が同じ対象で閉じる
ここまでで、CAD もコードも書けない人の手元に、動く機械が 1 台ある。
「電気を動きに」「世界を数値に」をブロック化。ドラッグするだけで使える。
DC モータ · サーボ · ステッピング
ドラッグすれば回転数 / 角度 / トルクの口が付く
資料を見ない · 配線しない
距離 · 姿勢 · 音 · 視覚
出力は数値であり、電圧ではない
C₃ につなげばそのまま判断できる
Wi-Fi メッシュ · 中央制御なし · 配線なし
モジュールを一つ足す = 能力が一つ増える
同じ Cube でも、構造を変えれば別の機械
「障害物を検知したら後退して右折」
ドラッグで論理を組む。プログラミング知識は不要。
自然言語 → Blockly ブロック
Construct と Cube をつなぐ接着剤
プログラミングの素養は不要
Wi-Fi で全 Cube に一括デプロイ。ケーブル不要。
Code が Construct と Cube をつなぐ → 誰でも動く機械を作れる
部品がブロックから本物の金属へ。追加の C が、機械と物理世界の関わりを計算する。
やり方は同じ、変わるのは部品 —— 樹脂 → 金属、玩具モータ → トルク制御アクチュエータ
| MakerKit | MakerKit Pro | 何が変わるか | |
|---|---|---|---|
| C₁ Construct | 樹脂ブロック。穴位置は規格化 | 金属構造部品、3D 造形部品 | 拘束関係は同じ。部品が荷重に耐えられるようになっただけ |
| C₂ Cube | 玩具モータ + センサモジュール | トルク制御アクチュエータ + IMU / エンコーダ / LiDAR | インタフェースは同じ。レンジと精度が上がる |
| C₃ Code | Blockly の論理 | Blockly の論理 + 強化学習で得た方策 | 依然「動作を与える」だけ。ただし動作は学習で得られる |
| C₄ Calibrate | —— 画面上では不要 | 機械と物理世界の相互作用を計算する | 現実世界が加える一層 |
MK:シミュレーションで通し、手で組む
MK Pro:その機械を地面で成立させる
最初の 3 つの C は自分で回す
C₄ には校正台 · 実機計測 · 方策の再学習が要る
Pro に付属。当社エンジニアが伴走
枠組みは同じ、入る量が違う。
| ① 幾何 | ② 運動学 | ③ 駆動 | ④ 物理 · 住んで初めて分かる | |
|---|---|---|---|---|
ロボット犬 | 脚長 · 関節位置 | 関節角 ↔ 足先 | モータ選定 · 減速比 | 摩擦 · 衝撃 · 遅延 |
ロボットアーム | リンク長 · 関節位置 | 関節角 ↔ 手先姿勢 | トルク · 減速比 | 摩擦 · バックラッシ · 柔軟性 |
多指ハンド | 指節長 · 関節位置 | 指先姿勢 | サーボ + 腱の結合 | 腱のヒステリシス · 指先摩擦 |
ドローン |
軸間 · プロペラピッチ | プロペラ配置とモーメントアーム | 推力と回転数 | プロペラ効率低下 · 温度上昇 · 荷の振れ |
直列機構。リンクごとに順に解く
劣駆動:4 基のプロペラで 6 自由度
機械が働くには、どこかで必ず現実世界に触れる。その接点こそ C₄ が計算するもの。
地面の硬さ、滑りやすさ、関節の渋さ、走り続けた後に残る力。
複数サーボがどう一つの手勢を作るか、指先が掴めるか滑るか、引きと戻しの差。
回転数あたりの揚力、4 基のプロペラでどう姿勢を作るか、電池消耗で揚力がどれだけ落ちるか。
接触面は違っても、方法は同じ —— 実機で計測し、シミュレーションに戻し、再学習する。
構造を組む
モータとセンサを載せる
動作を与える
ここまでは 3 つの系統とも同じ道
↓ ここから分岐 ↓
| 機械 | 触れる物理環境 | 何を校正するか |
|---|---|---|
| ロボット犬 | 足 ↔ 地面 | 関節摩擦 · 着地衝撃 · 連続出力でのトルク低下 · 指令から動作までの遅延 |
| 多指ハンド | 指先 ↔ 対象物 | 腱の張力とヒステリシス · 指先摩擦 · 複数サーボがどう一つの姿勢を作るか |
| ドローン | プロペラ ↔ 空気 | 揚力と姿勢トルク · 電池消耗によるプロペラ効率低下 · モータ発熱 · 吊荷の振れ |
3 つとも Physical AI —— 知覚 · 学習 · 実行の閉ループ
接触面が違えば → C₄ が計算する量も違う
実機のトロット歩容 —— シミュレーションで学習した方策をそのまま実機で実行
脚長 · 関節位置 → 関節角 ↔ 足先 → モータ選定 · 減速比 → 摩擦 · 衝撃 · 遅延
どこまで届くか 脚をどれだけ踏み出せるか · どれだけの力 支えられるか · どれだけ場所を取るか モータが脚に収まるか
関節内部の摩擦(実測はシミュレータ既定値の数倍)· 着地衝撃 · 連続出力後のトルク低下 · 指令から動作までの遅延
腱駆動の多指ハンド —— 1 本の指の姿勢は複数サーボの合成
指節長 · 関節位置 → 指先姿勢 → サーボ + 腱の結合 → 腱のヒステリシス · 指先摩擦
どこまで届くか 指がどれだけ開くか · どれだけの力 掴めるか · どれだけ場所を取るか サーボが手のひらに収まるか
腱の引きと戻しの差(ヒステリシス)· 指先摩擦で掴めるか · 複数サーボが一つの姿勢を作る仕組み
大積載構成 · 機体下に荷を吊る
軸間 · プロペラピッチ → プロペラ配置とモーメントアーム → 推力と回転数 → プロペラ効率低下 · 温度上昇 · 荷の振れ
持ち上げられるか 推力余裕 · 姿勢を作り出せるか トルク権限 · 飛べるか 離陸重量 (劣駆動。3 つの数は別の組に)
回転数あたりの揚力 · 電池消耗による揚力低下 · モータ発熱による効率低下 · 吊荷の振れ方
価格差は C₄ から —— 現実世界の層にはコストがかかる。
ブロックキット + オンラインプラットフォーム
シミュレーションが通れば、その通りに組めば動く
コスト:樹脂部品 + 汎用モジュール + SaaS
金属 / 造形構造部品 + トルク制御アクチュエータ + 校正・学習パイプライン
高いのは C₄:校正台 · 実機計測 · シミュレーション補正 · 方策学習
は人と計算のコストであり、部品のコストではない
Pro が売るのは頑丈な部品だけではない —— は、校正済みで実機で動くパラメータ一式
エンジニアリング能力一式をオフショア展開可能 · 機械と部品はカスタム対応
Offshore engineering · Custom robotics · Component supply
完成機は輸送コストが高く、納期も長い。モジュール単位に分ければ、各層を単独で納品できる。
取り付ければ使える。自分で試す必要はない
プロトコルと SDK は公開
完成機の最低発注は不要
なぜなら特定の国のサプライチェーンに依存しない。
モータ · ベアリング · ねじ —— ネットで発注できる
特注なし · 長納期在庫なし
機械加工工場も金型も不要。生産立ち上げの敷居は百万単位へ万単位。
図面と校正パラメータはファイルであり、送れば現地で作れる。物流、関税、禁輸をすべて回避できる。
つまり「一箇所で作って運び出す」のではなく、
どこでも生産できる —— 米国も含めて。
機械ごとに在庫を持つ必要がない —— 一つのサプライチェーンが全製品ラインを支える。
同じ関節モジュール → 四足 / 二足 / 車輪型。変わるのはリンク長と関節順序だけ
材料費 約 1.5 ドル · 現地で数時間で造形
物流待ちなし · 供給途絶の心配なし
ねじ一本ごとに単価と購入先があり、どの国でも現地コストを算出できる。
キット 1 つ、プリンタ 1 台、図面 1 式 —— どれも場所を選ばない。
既製品を売るだけではない —— 技術は現地展開でき、機械は要件に合わせて作れる。
3C プラットフォーム · C₄ 校正パイプライン · アクチュエータと駆動 ——
一式で納品し、当社エンジニアが伴走します。
四足 · アーム · ハンド · ドローン ——
同じキットでトポロジを変えるだけ。ゼロから始めない。
関節 · ドライバ基板 · 構造部品 ——
単品でも供給。自社機械に組み込める。
組める → 立つ → どこでも作れる
ハードウェア開発を 10 倍速く。
シミュレーションで通し、手で組む
現実世界で成立させる
MK → MK Pro が、ロボットを作ることを可能にする。
Everyone can build.
ハードの難しさは 9 マス —— 3 段階 × 3 種のスキル。
3C は 9 つを 1 つに圧縮する:組む → 載せる → 動作を述べる。
300 以上の機構、20 以上の機構ファミリ、完成した brick ロボットアーム 1 台。
機械作りは家造りに似ている —— 意思決定の順序は逆転できない,大きさが力を決める。
最初の 3 層は画面上で計算でき、第 4 層は実機でしか測れない。
犬 · アーム · ハンド · ドローンは同じ枠組み。入る量が異なるだけ。
単体で使える部品 —— 関節 · ドライバ基板 · 構造部品。
汎用部品 · 造形可能な構造 · 送れる図面。
技術はオフショア展開でき、機械はカスタムできる。
Everyone can build.
300 以上のモデル · プログラムが幾何量で分類 · 20 以上のファミリ
各アニメはシミュレーションの実動作 · 斜視図伝動がはっきり見える
大歯車が小歯車を回せば速く、小が大を回せば力が出る
実機では:ほぼ全てのモータの後段に —— ロボット犬の全関節に
ライブラリ内 253 回
ベルトが力を遠くへ運ぶ。引きすぎると滑る
実機では:プリンタの紙送り、ランニングマシン、ロボットアームの先端関節
ライブラリ内 189 回
回せば少し進み、手を離しても戻らない
実機では:電動カーテン、サーボ、リフト台 —— 停電時に留まる必要がある所
ライブラリ内 113 回
一回転で、突き上げ棒が望むリズムで上下する
実機では:エンジンのバルブ、自動組立ラインのタイミング動作
ライブラリ内 78 回
力を直角に曲げて伝える
実機では:自動車のドライブシャフトから車輪、アームの手首関節
ライブラリ内 74 回
回転を直線運動に変える
実機では:自動車のステアリングラック、3D プリンタのベッド、電動アクチュエータ
ライブラリ内 55 回
レバーで段を変えれば、出力の速さが変わる
実機では:自動車の変速機、工作機械の主軸箱 —— 一つの動力で複数の回転数
ライブラリ内 38 回
数本のリンクが環をなす。一つ動けば全て動く
実機では:ロボット犬の脚がこれ —— ショベルのブームも同じ
ライブラリ内 25 回
大きな荷を安定して回す
実機では:ショベルの上部旋回体、アームの基部、レーダー架台
ライブラリ内 24 回
一点があらゆる方向に回れる
実機では:人の肩関節、パラレルロボット、自動車のサスペンション
ライブラリ内 13 回
左右の車輪は違う速度で回りながら、どちらも駆動する
実機では:全ての自動車に —— 旋回時の内外輪の速度差
ライブラリ内 11 回
同じ車 —— ここで見るのはドライブシャフトの自在継手
軸が一直線でなくても力を伝えられる
実機では:自動車のドライブシャフト、アームが角を曲がる箇所
ライブラリ内 10 回
同じ履帯車 —— ここで見るのは駆動スプロケット
自転車のチェーンのように、遠くまで滑らず伝える
実機では:自転車、コンベア、一部のロボットアーム
ライブラリ内 5 回
衝撃を吸収し、また戻る
実機では:自動車のサスペンション、ロボットの着地緩衝
ライブラリ内 4 回
同じ車 —— ここで見るのは前輪のステアリングリンク
旋回時、前輪二輪の切れ角が違う
実機では:全ての自動車 —— 車輪型ロボットの台車
ライブラリ内 3 回
引くことしかできないので、対で使う
実機では:多指ハンドの腱 —— クレーン、エレベータ
ライブラリ内 3 回
同じ履帯車 —— ここで見るのは履帯そのもの
全長で接地するため、不整地に強い
実機では:戦車、ショベル、不整地ロボット
ライブラリ内 3 回