UC Berkeley、技術初心者向けにカスタマイズ可能な3Dプリントロボットを開発

October, 7, 2025, Berkeley--UC Berkeley、電気工学・コンピュータサイエンス学科Ph.D学生Yufeng Chiは、3Dプリントされた部品で作られた低コストのオープンソースロボットBerkeley Humanoid Liteを開発したエンジニアチームの一員である。チームは最近、2025 年のロボット科学およびシステム会議で自分たちの研究に関する論文を発表した。

ヒューマノイド ロボティクスは長年にわたって急速に進化しており、現在では産業オートメーション、ヘルスケア、研究、個人支援などのアプリケーション向けにデバイスが設計されている。この分野への関心が高まっているにもかかわらず、Chiよると、市販されているハードウェアのほとんどは依然として比較的高価である。

時間経過と共に、コストは解決しやすい問題になった。同氏によると、より大きな課題は、カスタマイズとリソースの問題に対処することだ。

商業企業は完全に構築されたロボットを提供する場合があるが、ハードウェアとソフトウェアの設計が独自に機能するため、部品の交換やコンポーネントの変更が困難になることがよくある。このため、初心者のロボット工学者がカスタマイズを実験し、ヒューマノイド技術の境界をさらに探求する機会が制限されている。

同時に、誰もが最先端の機器を利用できるわけではない。「一部の研究プロジェクトでは、高度な製造のために高級なCNC(コンピュータ数値制御)マシンにアクセスでき、電子機器にカスタマイズされたPCB(プリント回路基板)の使用を前提としている。設備の整ったラボでは、ロボットをゼロから作成することは可能かもしれないが、愛好家やDIY愛好家を含む多くの人にとっては、それは手の届かないところにある」(Chi)。

研究チームは、Berkeley Humanoid Lite を開発することで、ヒューマノイド技術に関心のあるすべての人に出発点を提供することに着手した。

「われわれの目的は、研究および教育分野の人々が、ロボット プラットフォームの組み立てと開発の方法など、ヒューマノイド システムがどのように機能するかに慣れるのを支援すること、開始するためのテンプレートを提供することである。重要なのは、サンプルシステムを調べて、このシステムをブロックごとにゼロから構築することだ。そして、経験と自信を積んだら、それをさらに発展させ、新しいレベルに引き上げることができる」とChiはコメントしている。

Berkeley Humanoid Liteの設計の中核は、アクチュエータとロボット本体用のモジュール式3Dプリントギアボックスである。他のすべてのコンポーネントは、広く利用可能な電子商取引プラットフォームから調達するか、標準のデスクトップ 3D プリンタで製造できる。これにより、ハードウェアの総コストは 5,000 ドル (米国の市場価格ベース) 未満に抑えられ、これは同様の規模の商業的に構築されたロボットを購入するコストの数分の一である。さらに、破損または摩耗した部品の交換品は、3D プリンタを使用して簡単に製造できる。

完成すると、Berkeley Humanoid Liteは高さ約 1 メートル、重さは約 16 kg になる。

Chiは、初心者のロボット工学者が独自の Berkeley Humanoid Lite を構築するには約 1 週間かかると見積もっているが、このタイムラインはスキルセットと経験レベルによって異なる場合がある。「良いニュースは、Discord やその他のコミュニティ グループ チャットで、ユーザが実際にそれを構築しているのを見かけていることだ。組み立てられたロボットの写真が展示されており、これは非常にエキサイティングだ」(Chi)。

Chiが4年前にBerkeley Humanoid Liteに取り組み始めて以来、新しいスタートアップ企業がより手頃な価格の金属アクチュエータを販売し始めている。しかし、Chiは、Berkeley Humanoid Liteのモジュール性が商用製品よりも重要な利点があると考えている。

「われわれのアプローチでは、まず1つのアクチュエータを組み立てて回転させ、次に複数のアクチュエータを単純な腕や脚に入れてみることができる」(Chi)。

3Dプリントされた部品にはアルミニウムなどの材料のような強度が本質的に欠けていることを認識した研究チームは、アクチュエータ内のギアボックスにサイクロイドギア設計を採用した。

「主な利点は、ギアの歯が非常に大きいことだ。これにより、従来のギアシステムよりも広い表面積に荷重が分散され、応力と摩耗が軽減される」(Chi)。

さらに、3D プリントされたアクチュエータのいくつかの側面をテストして、耐久性を検証した。「われわれの調査結果は、3D プリントされたアクチュエータが少なくとも他のアクチュエータと同等であること、またはこれらのより高いレベルのタスクとスキルを達成するための許容範囲内にあることを示した」と Chi氏はコメントしている。

同氏はさらに、「アクチュエータが故障した場合に、別のギアボックスをプリントして交換できるように設計したが、これらすべての実験を行った後でも、テストロボットのアクチュエータを1つも壊したことはない」と付け加えた。

研究チームは、物体をつかんだり前方に歩いたりするなどの単純なタスクを完了するBerkeley Humanoid Lite’の能力もテストした。

手の操作を可能にするために、研究チームはロボット用の遠隔操作システムを組み立てた。ジョイスティックのコントロールを使用して、ルービックキューブなどのアイテムをつかんで遊ぶBerkeley Humanoid Lite’の能力を実証した。チームはまた、強化学習を使用して、二足歩行ロボットが歩くことを可能にする移動コントローラを開発した。

Chiは、ロボットの移動スキルは「少し不安定で、あまりエレガントではない」と指摘しているが、Berkeley Humanoid Liteコミュニティが協力してソフトウェアコードを時間をかけて改善し、バグを解決することを期待している。

Berkeley Humanoid Lite のハードウェア設計、組み込みコード、トレーニングおよびデプロイメントフレームワークは、完全にオープンソースである。研究チームは、ユーザがすべてがどのように機能するかを確認し、ロボットを簡単にカスタマイズできるようにしたいと考えていた。

「オープンソース コミュニティの精神、つまり人々がアイデアや知識を共有するエコシステムのアイデアを信じている」と Chi は話している。「われわれの願いは、Berkeley Humanoid Lite がヒューマノイド ロボット工学の開発の普及に近づくのに役立つことである。」