今日では、スマート家電やIoT家電を使うことで家電製品を遠隔操作することができる。最近では家電製品以外の物も、装置を取り付けることでスマートフォンやリモコン、声で操作し、人間の代わりに動かすことができるようになってきている。私はロボットアームに興味があった為、ロボットアームでも同じことができないか考え、ロボットアームに関する研究を行うことにした。

1. ロボットアームによる
鍵の施錠、解錠操作
青森大学 ソフトウェア情報学部
藤澤研究室 3119033 高島諒

2. 研究背景
今日では、スマート家電やIoT家電を使うことで家電製品を遠隔操
作することができる。最近では家電製品以外の物も、装置を取り付
けることでスマートフォンやリモコン、声で操作し、人間の代わりに
動かすことができるようになってきている。

3. 研究目的
本研究では、先程のスマート家電と同じような操作を、ロボットアー
ムで行うことを目的としている。
•先行/関連研究
o Qrioのスマートロック「Qrio Lock」
サムターン式の鍵に設置することでスマートフォンやリモコンから遠隔操
作で鍵の施錠、解錠ができる。

4. • スマートロックの課題
▪ つまみの長さや厚さによって使える鍵が限定されてしまう

5. これに対して、ロボットアームでサムターン式の施錠、解錠を行う場
合、つまみを両側から挟む形で固定するため、つまみの長さ、厚さ
などを気にする必要がない。
したがって、本研究では遠隔操作でロボットアームを操作し、サム
ターン式の鍵の施錠、解錠を行う。

6. 提案手法
ロボットアームで鍵の施錠、解錠を行う場合、Qrio Lockのように鍵に直接装置
を取り付けないため、鍵の場所を認識させる必要がある。そこで本研究では、
カメラを使ったテンプレートマッチングを行い、鍵の位置を特定する。
また、ロボットアームは無線機能がなく、カメラ操作が出来ない為、Raspberry Pi
を通じて外部からの命令の受信とカメラ操作を行う。

7. Raspberry Pi
Raspberry Piとは、イギリスのラズベリーパイ財団によって教育用に
開発されたシングルボードコンピュータである。SDカードにインス
トールしたLinux系のOSを起動して使う。インターネットを使うことが
でき、USB端子、HDMI端子がついている為、キーボードやマウス、
ディスプレイにつなげてPCとして扱うことができる。

8. テンプレートマッチング
テンプレートマッチングとは、デジタル画像処理において、対象の画
像からあるパターン画像（テンプレート画像）を探し出す方法である。
本研究では事前に鍵を撮影しており、カメラにて撮影された映像か
ら、テンプレートである鍵の検出・位置の推定を行う。
鍵のテンプレート画像

9. • カメラ画面
• カメラの画角内をマス目上に分割し、どのマス目上に鍵があるか、テ
ンプレートマッチングで探索する。
• ロボットアームが届く範囲に限界がある為、テンプレートマッチングに
よる探索範囲を画像の１～９のマス目上に限定し、それぞれのマス目
に対してアームを移動させるよう設定する。
１ ２ ３
４ ５ ６
７ ８ ９

10. • 遠隔操作によるロボットアームの
鍵の施錠、解錠の流れ １．リモコンで施錠、解錠の命令
５．ロボットアームのプログラム実行
Bluetooth
シリアル通信
カメラ 施錠されている鍵の探索
解錠されている鍵の探索
鍵の座標を渡す
鍵を探せ
４．鍵の位置情報を
ロボットアームに渡す
鍵
施錠
解錠
２．カギの位置を特定
施錠の命令 解錠の命令
Raspberry Pi

11. シリアル通信
シリアル通信とは、一本の通信線で2つの機器を繋ぎ、直列にデー
タを1ビットずつ連続的に送受信する通信方式である。本研究では
Raspberry Pi－ロボットアーム（正確には、ロボットアームを制御す
るArduino）間にてシリアル通信を行っている。

12. 使用するもの
oRaspberry Pi oLogicoolカメラ 720p

13. oAdeept ロボットアーム oダイソー Bluetoothリモートシャッター

14. • 実際に繋げた写真

15. 実験
本研究の目的を達成するために、3点の検証を行う。
１．ドア外からのリモートシャッターの命令がRaspberryPiに届くか
２．テンプレートマッチングで鍵を認識できるか
３．ロボットアームで鍵の施錠、解錠ができるかどうか
また、スマートロックの課題をロボットアームで解決できるかどうかを判断する為
に、
４．鍵のつまみの厚さを増やした状態で、３ができるか
加えて検証を行う。

16. 考察・まとめ
検証した結果、１～４の項目すべてを達成することができた。よって
本研究の目的を達成できたといえる。しかし、シリアル通信の際に
Raspberry Piがフリーズしてしまうという課題が残った。
この課題を解決するために、改善案として、Arduinoと相性が良く、
シリアル通信がしやすいProcessingでテンプレートマッチングとシリ
アル通信を行い、課題の解決をしていきたい。