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あらゆる段階で求められる精度:ヒューマノイドロボットにGNSSとIMUが必要な理由

2026-07-31

人が部屋を横切って歩くとき、体がどれだけ傾いているか、足がどこに着地するか、目的地まであとどれくらいあるかなどについて、立ち止まって考えることはめったにありません。しかし、ヒューマノイドロボットは、これらすべての問いに絶えず答えなければならず、しかも実際の座標で答えを出さなければなりません。 ロボットが動的で不確実な環境下で、継続的に歩行し、方向転換し、物体を把持し、相互作用を行うためには、自分の位置を大まかに把握するだけでは不十分です。継続的で信頼性が高く、低遅延の座標アンカーが必要となります。CHC NavigationのGNSSモジュールとPointX補正サービスは、まさにこの要件を満たすように設計されています。

 

「Honor Lightning」ヒューマノイドロボットが北京E-Townハーフマラソンで優勝
2026年4月19日、中国・北京で開催された第2回「北京E-Townハーフマラソンおよびヒューマノイドロボットハーフマラソン」において、Honor Lightningヒューマノイドロボットがゴールラインを通過し、優勝を果たした。 CHCNAV社の「StellaX」チップと「PointX」グローバルリアルタイムGNSS補正サービスを搭載したこのロボットは、50分26秒のタイムで優勝を果たした。写真:ロイター

GNSS高精度モジュール:ヒューマノイドロボットのための絶対座標基準

全地球測位システム(GNSS)は、現代のナビゲーションの多くを支える衛星測位技術です。 GNSSモジュールは、複数の衛星コンステレーションからの信号を受信し、ロボットが地球上のどこに位置しているかを算出することで、緯度・経度、高度、正確な時刻、および進行方向を報告します。これは、ロボットが持つ内部の世界モデルと実際の地理座標とを結びつける層です。
 

GNSSモジュールは、CHC Navigationが開発する製品の中核を成すものであり、ヒューマノイドロボットが管理された実験室の外でも動作できる理由となっています。広大な工業用地、倉庫、あるいは屋外施設で作業する点検ロボットを想像してみてください。 ルートを辿って正しい点検地点に到達するためには、その地点がどこにあるか、現在自分がどこにいるか、そしてどの方向へ進むべきかを把握する必要があります。GNSSは、そのグローバルな基準を提供します。ヒューマノイドロボットが製造、物流、屋外点検、スマートシティ、公共サービスの分野に進出するにつれ、信頼性の高い衛星測位は、他のあらゆる機能の基盤となるのです。
 

CHC Navigationでは、GNSSモジュール製品群を通じて、この基盤層を提供しています。2026年にグローバル展開が予定されている「M722 GNSSモジュール」は、次世代ヒューマノイドロボットに求められる絶対測位基準を提供するように設計されています:
 

 

M722の価値は、単に現在地を把握することだけでなく、累積的なずれを生じさせることなく、ロボットに対して「自分はまだここにいる」という情報を継続的に伝え続ける点にあります。

メートル級を超える精度:RTK補正サービス

よく聞かれる質問として、「なぜロボットには、スマートフォンにすでに搭載されているGPS以上のものが必要なのか」というものがあります。その答えは「精度」にあります。標準的なGNSSは通常、メートル単位の位置測位しか行いません。これは、車両のターンバイターンナビゲーションには問題ありませんが、ロボットが工具を把持したり、操作ボタンを押したりしようとする場合には、精度がはるかに不十分です。2~5メートルの誤差があると、精密な操作は不可能になります。
 

リアルタイムキネマティック(RTK)測位は、そのギャップを埋めます。 衛星信号には、大気による遅延、軌道や時計の不正確さ、マルチパス反射による誤差が含まれています。RTKは、精密に測量された位置にある基準局を利用してこれらの誤差を測定し、近くの受信機へ補正データを送信することで、精度をメートル単位からセンチメートル単位へと高めます。CHC Navigationは、当社のGNSS補正サービスポートフォリオであるPointXを通じて、これらの補正データを提供しています。PointNetは、10,000か所以上の基準局ネットワークを基盤として、インターネット経由でネットワークRTKを提供し、センチメートル単位の精度とほぼ瞬時の収束を実現します。一方、PointSkyは、モバイル接続が不安定なネットワーク環境が限られている場所や遠隔地向けに、Lバンド衛星補正を提供します。 これらを組み合わせることで、「この辺り」という大まかな位置情報を、「まさにここ、数センチ以内の範囲」という確かな位置情報へと変えます。

 

PointNetおよびPointSkyのGNSS補正サービスを活用したPointXワークフロー。
PointNet NRTKおよびPointSkyの衛星補正サービスを示すPointXのワークフロー。

IMU:バランスと動きの認識

GNSSがロボットに自身の位置を認識させるのに対し、慣性計測装置(IMU)はロボットの体の動きを把握します。 2026年にグローバル展開が予定されている「CHCNAV CI-300」は、3軸加速度センサーと3軸ジャイロスコープを組み合わせ、直線加速度、角速度、姿勢変化、および重力の方向を測定する高精度IMUです。 このデータから、ロボットは自分が傾いているか、旋回しているか、加速しているか、あるいは予期せぬ衝撃を受けたかを把握することができます。

この認識能力こそが、二足歩行ロボットを直立させ続ける要因です。人間は内耳の前庭系と視覚、筋肉からのフィードバックを組み合わせてバランスを保ちますが、ヒューマノイドロボットはIMUを通じて同様のことを実現しています。 ロボットが一歩踏み出し、重心が移動すると、IMUが傾きを検知し、制御システムがミリ秒単位で股関節の角度、脚部の支持状態、姿勢を調整します。事実上、IMUはロボットの「内耳」であり、高い更新レートで動作することで、歩行サイクルのあらゆる段階において機械の安定性を維持しています。

センサーフュージョン:各層を統合する

実際に稼働しているロボットでは、これらの層は独立して動作しているわけではありません。GNSSがグローバルな位置情報を提供し、RTK補正によってそれをセンチメートル単位の精度まで高精度化し、IMUが高頻度の運動・姿勢データを追加する一方で、カメラ、LiDAR、関節エンコーダが周囲の環境や各肢の動きを読み取ります。 拡張カルマンフィルタやファクターグラフ最適化といったセンサーフュージョンアルゴリズムは、これらすべてを統合し、ロボットの位置、速度、姿勢、および周囲との関係を単一の連続的な推定値として算出します。 その結果、空間知能が実現されます。ロボットは、自身の位置を正確に把握しているという確信のもと、経路を計画し、障害物を回避し、目的地に到達し、物体を扱うことができるようになります。

 

ロボットの状態を連続的に推定するためのセンサーフュージョンフレームワーク。
6つのブロックで構成されるアーキテクチャは、RTK補正を適用したGNSS、IMU、および知覚センサーが、センサーフュージョンを通じてどのように統合され、ロボットの状態に関する単一かつ連続的な推定値が生成されるかを示しています。各層は、位置、動作、および環境に関する重要なデータを提供し、ロボットが自身の位置、動き、および周囲の状況を高い精度で把握できるようにします。

自律型機械向けのGNSSおよびGNSS/INS

GNSSはそのスタックの基盤であり、CHC Navigationが注力している分野です。当社のGNSS/INSシステムは、高精度なGNSSと統合型慣性センサーを、単一の緊密に連携したユニットに組み合わせています。自動車グレードのGNSS/INSシステム「CGI-230」は、センチメートル級の測位精度を実現し、GNSS信号が一時的に途絶えた場合でも有効なナビゲーション出力を維持します。また、デュアルアンテナを搭載した「CGI-610」は、必要なプラットフォームに対して正確な進行方向情報を提供します。 これらは、自律型機械向けの当社のナビゲーションおよび測位ソリューションの一部であり、このアプローチはすでに自動運転や低速物流車両の運用現場でも活用されています。次世代ヒューマノイドロボットを開発するチームにとって、信頼性の高い測位は、強力なAIモデルと現実世界をつなぐ架け橋であり、CHC Navigationはまさにその提供を目的として設立されました。

 

CGI GNSSおよびINSセンサーにより、高精度な位置測定と姿勢測定を実現します。
CGI-830、CGI-610、およびCGI-230 GNSS + INSセンサーは、GNSS測位と慣性航法技術を組み合わせることで、動的な環境においても信頼性の高い高精度な位置および姿勢情報を提供します。

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CHC Navigationについて

CHC Navigation(CHCNAV)は、生産性と効率の向上を目的とした、高度なマッピング、ナビゲーション、測位ソリューションを開発しています。 地理空間、農業、機械制御、自律走行などの業界にサービスを提供するCHCNAVは、専門家の能力を高め、業界の発展を牽引する革新的な技術を提供しています。140カ国以上に拠点を展開し、2,200名以上の専門家からなるチームを擁するCHC Navigationは、地理空間業界をはじめとする幅広い分野においてリーダーとして認められています。 CHC Navigation [Huace:300627.SZ] に関する詳細については、https://navigation.chcnav.com/about/overviewをご覧ください。

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