黒いカーテンが開き、映画から飛び出してきたようなキャラクターが手を振って挨拶する。イマジニアたちといるとよくあることだが、今回は特別だ。このキャラクターは着ぐるみではなく、ロボットなのだ。しかも、パークでよく見かける多くのアニマトロニクス人形とは違い、一箇所に留まっているわけではない。プログラミング用の細いケーブルで繋がれただけのこのキャラクターは、こちらに向かって歩いてくる。
歩き方は滑らかで、腕はまるで生きているかのように揺れ、足の着地もリアル。体の動きもまさに予想通り。もはや「ぶらぶら」としか言いようがない。これが「プロジェクト・キウイ」。小型で自由に動き回るロボット俳優だ。ディズニーにとってこの種のロボットは初めてであり、ロボット工学における真のマイルストーンと言えるだろう。
テーマパークにおける究極の目標は、数十年前から確立されています。それは、オリジナルの外見、性格、スケールに忠実で、完全に可動する二足歩行キャラクターです。このビジョンは、世界中のテーマパークで様々な非可動レベルのキャラクターとして実現されてきました。例えば、驚くほどリアルなナヴィ・シャーマン、スター・ウォーズ：ギャラクシーズ・エッジのホンドー・オナカーなどのキャラクターを動かすA1000フィギュア、東京ディズニーランドの『美女と野獣』の滑らかな表情のベルなどが挙げられます。また、自動操縦ドロイド「ジェイク」のような、クールな可動式の実験作品もいくつかありました。
小柄なキャラクターの顔、手、足の質感は精密に再現されています。映画で見たことがあるような、使い古した赤いフライトスーツを着ています。私を見て手を振るその目は表情豊かです。まさにこの瞬間。ディズニーのイマジニアとパークの来場者が何十年も待ち望んでいた瞬間です。まさに子供サイズの、本物の歩き回れるキャラクターです。
数週間前、南カリフォルニアのウォルト・ディズニー・イマジニアリングで、ついにその夢の実現にどれほど近づいているかを目の当たりにした。WDIの研究者とロボット工学者たちが過去3年間かけて自社開発してきた二足歩行プラットフォームは、高さ約70センチのグルートに見立てられている。
私が見ているキウイはグルート風ですが、これはあくまでもプラットフォームであることを強調しておくことが重要です。つまり、テーマパークに登場した際にこのような形になる可能性もあれば、全く別の形になる可能性もあります。キャラクターを開発する際には、確立された信憑性の基準を満たしているかどうかを判断できるターゲットキャラクターを設定することが重要です。
Kiwi もまだ開発段階です。すぐに野生で見られるようになるとは思えません。Kiwi の動作や人との関わり方については、まだ多くの課題が残っており、WDI はすぐに公園に導入する予定はありません。
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しかし、この段階でも、ディズニーがフィギュアに常に追い求めている、とらえどころのない特徴、つまり存在感を真に放つ、驚くべきエンジニアリングの偉業です。
どうやってここに来たのでしょうか?
私は、Project Kiwi のリーダーである R&D Imagineer のプリンシパル Scott LaValley 氏と、Advanced Development Studio の Executive SVP Jon Snoddy 氏に、この数年間でプラットフォームがどのように構築されてきたのかについて話すことができました。
「KIWIプロジェクトは約3年前にスタートしました。小さなキャラクターを実際のサイズで、本物らしく命を吹き込む方法を模索するためです」とラヴァリー氏は語る。「今は二足歩行ロボットにとって非常にエキサイティングな時代です。素晴らしいチームと、テクノロジー、芸術性、そして魔法の融合によって、ディズニー以外では実現できなかったキャラクターに命を吹き込んでいます。」
ディズニーが反応型ロボット、自律型スタントボット、そしてランド全体をどのように構築しているかを扱った以前の記事で、独自のイマジニアリングのプロセスについて少し触れました。イマジニアリングは、解決すべき問題を提起し、他の部門を巻き込んで解決策を見つけ出すという点で、スタートアップ企業とよく似ています。WDIが実際に解決策を見つける方法の多くは、驚くほどエゴのないものです。彼らは、重要な部品を社内で設計、開発、特許取得するのと同じくらい、既製品を見つけることも珍しくありません。
ディズニーは、自律型で個性的なロボットをパークに導入し始めた。
乗り物設計、ショー システム、特殊効果、アニマトロニクス部門、テック スタジオ R&D、ディズニー リサーチなどのイマジニアリング部門は相互に関連しており、スタック全体でソリューションを共有しています。
もちろん、これらすべてを貫くのはストーリーテリングです。この導きの力はプロセスのあらゆるレベルに存在し、プロジェクトを正しい方向へと、より良い物語の伝え方とゲストの輸送方法へと導いています。
Kiwiの最終目標は明確でした。それは、自力で歩き、パークの来場者とインタラクションできるキャラクターです。しかし残念ながら、フィギュアのサイズと複雑さ、そしてインタラクションと歩行の要件を考えると、「既製品」のプラットフォームでは対応できませんでした。実のところ、真に実用的な二足歩行ロボットプラットフォームは世界中にほんの一握りしか存在せず、そのほとんどは産業用途向けに開発されており、真の自律システムというよりはマーケティング用のセットピースとして設計された「ヒューマンスケール」のソリューションはごくわずかです。
その目標を達成するため、イマジニアリングは研究開発部門とラヴァリー氏のチームに目を向けました。ラヴァリー氏はボストン・ダイナミクスからディズニーに移り、そこで二足歩行ロボット「アトラス」の初期バージョンの開発に携わりました。
プロジェクトの概要は、バッテリー駆動で、パークの来園者との自律的なインタラクションや、縞模様のジェスチャーやエモートをプログラムできる二足歩行ロボットの開発でした。チームはその後3年間をかけて、必要なものを作り上げました。その多くは、後ほど説明する理由により、特注品でした。
Kiwiの中にオペレーターがいないことは一目瞭然です。人間の脳は、人が入るには狭すぎる空間かどうかを本能的に理解する能力に優れています。この小型サイズを実現するために、チームはまず、Kiwiが50自由度を実現するために必要なすべてのモーターとアクチュエーターを収容できる専用の骨格を構築する必要がありました。同時に、Kiwiを様々なキャラクターに「着せ替え」できるよう、人型の形状を維持する必要がありました。
まずフレームが作られました。プロトタイプはカスタムプリントされたポリマーから作られ、最終的には産業用プリンターを使ってカスタムメイドの金属部品が作られました。重要な部品を収容するために必要なアーマチュアとセグメントは、切削加工や鋳造では非常に複雑でした。巧みにプリントされた金属骨格は全体が中空になっており、空気が体内を駆け巡り、モーターとアクチュエーターを冷却する「骨髄管」を形成します。現在のKiwiプロトタイプでは、空気はスーツの襟の部分から入り、骨格に埋め込まれたファンによって体全体に流れ、ユニットの底部付近から排出されます。最終的には、衣服をシュラウドとして利用し、足元付近の空気の流れを良くする予定です。
多少のノイズは聞こえますが、この初期状態でも非常に低いため、スピーカーから音声を再生して会話を行うことができます。
上に埋め込まれた独占進捗動画でご覧いただけるように、まずは下半身が製作されました。オフィスでの初期テストでは、脚と胴体がイマジニアリングのオフィス内を忍び寄り、跳ね回り、よろめき、闊歩する様子が確認できます。昼食を食べている最中に下半身がオフィスの前を忍び足で通り過ぎ、一口食べる合間に休憩する暇さえないような職場は、おそらく世界でここだけでしょう。
Kiwiプラットフォームには、膨大な量の完全カスタムメイドのロボット工学作業が投入されました。私が見たデモンストレーションでは、幼いグルートはライブプログラミング用の安全テザーと制御ケーブルを装着していましたが、リグ自体にはサポートは必要ありませんでした。搭載バッテリーで自由に動き回ることができ、ラバレー氏によると、現状では約45分駆動し、最終バージョンではさらに長寿命化が期待されています。実際、より軽量で効率的な次世代スケルトンの開発が既に進められています。
脚部には運動学的カウンターバランスシステムが搭載されており、移動と着地にかかる力を相殺することで、動作の効率とスピードを向上させます。バネ仕掛けの重い門を想像してみてください。扉を開けやすくしてくれますが、バネは使われておらず、門の代わりにロボットアームが使われています。
足がリアルに着地するのは、人形を実際に支えなければならないという極めて単純な理由からです。これにより、着地を「偽装」する外部支援キャラクターでは得られない、さらなるリアリティが生まれます。ラヴァリーは、人形が軽く押されたり、肩に手を置いたりしても、容易に足元を保てることを実証しました。このような自己バランス調整は人間が無意識のうちに継続的に行っていることですが、歩行ロボットには組み込み、プログラムする必要があります。
ディズニー・イマジニアリングは自律型ロボットのスタントダブルを開発した
この製品には、特許取得可能な多くの発明が盛り込まれています。その一つが、関節間でエネルギーを伝達する巧妙なギアシステムです。膝や手首といった関節をまたいでモーターを共有できるため、部品点数を削減し、モーターとアクチュエータのパッケージを小型化して、テーマの下に収まるほどコンパクトにすることができます。
Kiwi全体の配線量を最小限に抑えるため（配線は常に最大の故障点となるため）、チームは折り紙のような回路基板を一体型のフレキシブルケーブルで接続したセットを開発しました。一般的なコンピューターの回路基板をセグメント状にスライスし、中空の「骨」の外側に取り付けたような構造です。この骨は手足やその他の体の部位に巻き付き、制御システムとモーターをローカルグループにまとめることで、関節や構造全体に配線する必要のあるハーネスの量を削減します。
既存のアクチュエーター（手足の動かし方を決める部品）には、チームが必要とする機能を持つものはなかったため、彼らはゼロから作り上げました。ある時、ラバレー氏は私に、十数個のアクチュエーター部品を幾度となく繰り返し試作した指輪を渡しました。先端に撚り合わせた一本のワイヤーに、長年にわたるエンジニアリング、実験、失敗、そして進歩の成果が込められていたのです。
Project Kiwiの次なる目標は、動的にトルクを印加できる新しいアクチュエーターセットと、凹凸のある地面や接触に対する安定性と反応性を高めるためのセンサー機能の追加です。自由に動き回るキャラクターなので、一緒に写真を撮りたくなるでしょうし、子供たちが駆け寄ってきてハグしたくなるのも無理はありません。この骨格は、こうした突然の外部入力を感知し、素早くスムーズに反応できなければ、直立姿勢を保ち、自然な外観を保つことはできません。
純粋な IK システムから完全なトルク感知システムに移行することで、プラットフォームは地形や他のパフォーマーやゲストとのやり取りを補正するオンザフライの調整が可能になります。
チームがカスタムギア、モーター、そしてアクチュエーターに注ぎ込んだ努力は、Kiwiの腕と脚の驚くほど滑らかで自然な動きに大きく結実しました。素早い手を振ったり、肩をすくめたり、ダンスの動き、そしてボクシングのジャブさえも、まるで本物の生き物が（少し優しくはありますが）行っているかのようです。
チームは、独自に設計したカスタムパフォーマンスソフトウェアのデモンストレーションも行いました。このソフトウェアは、Kiwi に様々な歩行パターンを持たせ、その上に個性を付加します。下層はIKスタイルの歩行システムで、Kiwi を直立歩行させますが、その上に個性を付加することで、安定性を維持しながら歩行に個性を与えます。弾むような軽快な歩き方、足を引きずる歩き方、悲しげな歩き方、落ち込んだ歩き方など、腕や頭の動きによって、常に変化する重心と運動量が生み出されます。水中で泳ぐアヒルの足は、外部からの入力を自然な歩行に統合する歩行システムです。
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現在のプロトタイプソフトウェアには、一連の動作があらかじめ設定されており、タイムラインを使って、トグルスイッチや動きを制御するカーブを調整することで、新しい動作やアクションをプログラムできます。ソフトウェアにいくつかの調整を加えるだけで、変化はすぐに現れ、グルートの「気分」が歩き方からすぐに分かります。
腕を軽快に振り回しながら跳ね回っている瞬間、彼は明らかにそこにいられることを喜んでいる。次の瞬間、腕は落ち込み、頭は垂れ、ゆっくりと歩みを進める。明らかに、楽しさを後に残して寂しがっている。これはパフォーマンスの驚くべきソフトウェアだ。
表情豊かな目は既に素晴らしいですが、チームの取り組みはまだ終わりではありません。次の課題は、Kiwiが周囲の世界をより深く理解し、人や顔を識別できるようにする感覚パッケージの開発です。アイコンタクトは、参加者を移動させる上で非常に感情的で強力なツールであるため、これは非常に重要になります。
センサーソフトウェアがなくても、この2.5フィート（約70cm）のグルートが私と目を合わせ、微笑み、手を振ってくれた時の体験は、信じられないほど現実離れしていました。やり取りの間、何度もそれがロボットであることを完全に忘れてしまいました。
冒頭で述べたように、Project Kiwiプラットフォームがパークに登場するまでには、まだ多くの作業が必要です。しかし、ステージパフォーマンスや写真撮影、そして最終的にはパーク内でのフリーローミング展開など、実用化に向けて着実に準備が進んでいます。
それがまさに私たちのビジョンです。スノディ氏によると、目標はディズニーのあらゆるジャンルから私たちが愛するキャラクターたちをゲストの空間へと移動させ、単一の乗り物や暗い部屋ではなく、パーク全体をライブの没入体験へと昇華させることです。そして、それを適切な規模で実現することで、本物らしさを演出し、ゲストに信じ込ませることができるようにすることです。このようなプラットフォームがあれば、乗り物自体の厳格に管理された環境ではなく、パーク全体をキャラクターにとって生き生きとした息づく家とすることができる可能性が秘められています。
このイマジニアリングの旅の歴史は、ロボットによって描かれています。リンカーン氏との素晴らしい瞬間から、ダークライドの中に固定されたナヴィ族のシャーマンのような表情豊かなキャラクター、そして明るく照らされた空間でしっかりと立ち続けるキャラクターまで。プロジェクト・キウイは、ロボットたちが台座から降りてゲストの世界に直接入り込むことを可能にする、新たなフロンティアです。
現在、ロボット工学において最も興味深い分野の一つは、HRI（ヒューマン・ロボット・インタラクション）です。人間とロボットのコミュニケーション向上を目指すこの学際的な取り組みは、多くの場合、産業現場における安全性と認知に焦点を当てています。しかし、この分野で最も興味深い研究は、イマジニアリングの研究開発で行われていると、私は長年言い続けてきました。ディズニーのテーマパークには年間1億人以上が訪れ、ロボットキャラクターに反応したり、インタラクションしたりする機会は年々増加しています。そして、Kiwiのようなプロジェクトが間近に迫っていることで、この分野は新たな種類のデータと学習によって爆発的に成長するでしょう。
そしてもちろん、私たちのお気に入りのキャラクターたちに会うこともでき、彼らは私たちの世界でこれまで見たことのないほどリアルな見た目と行動をしています。
