ThinkStation完全検証 ～ZMPの自動走行テクノロジー開発を支えるPTC Creo×ThinkStation

株式会社ZMPは、ロボット技術をベースにした自動走行テクノロジ開発をリードしているテクノロジー・ベンチャーだ。PTC Creoを利用した3Dでの設計と解析、シミュレーションを開発現場に投入、2011年からThinkStationの利用を開始し、設計開発の効率化を進めている。最新の自動走行テクノロジーの現場を取材した。

車の自動走行を陰で支えるZMPの先進テクノロジー

今、車の最新技術と言えば、新しい動力源ともに車の自動走行技術が注目されている。本当に何もせずに車が勝手に動いて、止まって、曲がってくれるものから、今、普及しているように衝突回避、車線トレース、速度調整という部分だけを自動化して運転者の疲労軽減や安全の強化を図るものまである。

いずれにしても、道路上のさまざまな物を認識し、対処方法を考え、アクセル、ブレーキ、ステアリング操作に反映するという技術の根幹は同じ。その中でも自動走行技術を開発、実際の車両に装着した開発用プラットフォームまで提供し、業界をリードしているのがZMPだ。

そのZMPでは、自動走行の開発用プラットフォームとして RoboCar®シリーズを提供している。実車に自動走行に関する様々なパーツが備えられており、ZMPオリジナルの制御コントローラを搭載、自動操舵、自動ブレーキを実現するオリジナルパーツを多数装備している。

機械設計はPTC Creoで設計時間も短縮、シミュレーションで信頼性を高める

自動走行技術と言えば、センサーやカメラ映像の解析など、制御のためのコンピューター処理を最初に想像しがちだが、それに並んで重要な技術がある。コンピューター処理の結果を、アクセル、ブレーキ、ステアリング操作に反映するためのメカニズムだ。

どんなにカメラからの分析力が進化して優れていたとしても、ブレーキを操作するためのメカニズムが不安定であったり、耐久性が低かったりすれば、安全な自動走行はありえない。自動車の走行は近所に買い物に行くといった短時間のものもあれば、丸一日高速道路を走行して旅行に行くこともあるので、長時間にわたって正常に動作する機械設計は絶対に必要なのだ。

ZMPでは、PTC Creoを利用してモーター、油圧シリンダー、ソレノイドバルブといいったアクセル、ブレーキ、ステアリングを動かすパーツそのものや、それをクルマに取り付けるためのブラケットを設計している。あわせて、PTC Creoで熱伝導解析、応力解析を行い、実際に自動車に装着した際の様子を数値でシミュレーション、信頼性や耐久性を高めている。

ZMPの篠原氏は「PTC Creoには“スケルトンモデル”という概念が機能としてあり、アッセンブリに簡単に組み込めることから、それを利用したアッセンブリが組みやすくなっている」と高く評価している。

さらに篠原氏は「ボルトやナットなどを配置するのにパターン機能が強力で、これを利用してアッセンブリを組めばボルト・ナットの抜けがなく、アッセンブリを作る時間も圧倒的に短縮できた」と実際のメリットを語っている。

Pro/ENGINEERからPTC Creoへのアップグレードにも、ThinkStationのパワーと安定性が有効

ZMPでは2011年にThinkStationシリーズのE30とC20xを導入した。そのうちThinkStation C20xはインテル® Xeon® プロセッサー X5647を2個搭載するデュアルプロセッサー仕様。

一連の設計には膨大な計算処理が発生するためワークステーションにも強力なパワーが不可欠。篠原氏によれば、ThinkStation C20xにはPTC Creoでシミュレーションなど解析作業といった負荷の高い作業を任せても、安定した動作を実現しているという。それまで使っていたPCに比べ、大幅なパフォーマンスのアップを実感、処理時間も圧倒的に短いという評価もいただいた。

これまで2年間の長期にわたって利用していただいているが、それまでのPCよりも動作が安定しているとともに、計算処理だけでなく描画性能もアップしているため、作業時のストレスも少なくなっているとのことだ。

それに合わせてモニターの大型化を実施、PTC Creoを使った際に、モデルとモデルツリーを同時に並べて表示できるため、快適性もアップした。

また、使用するソフトウェアも以前のPro/ENGINEERから、PTC Creoにアップグレードし、インターフェースの違いに戸惑うこともあったが、頻繁に使う機能へのアクセスがしやすくなり、作業時間の短縮につながった。なお、PTC Creoにアップグレードする際、マシンスペックなど動作環境に注意する必要があるが、ZMPで使用中のThinkStationシリーズでは全く問題がなかったそうだ。

ThinkStation E30	ThinkStation C20x
インテルXeon E3-1280プロセッサー (3.50GHz/4コア)	インテルXeon X5647プロセッサー (2.93GHz/4コア)×2
8GBメモリー	8GBメモリー
NVIDIA Quadro2000グラフィックス	NVIDIA Quadro2000グラフィックス , NVIDIA Tesla C2070
250GB SATA HDD	300GB SAS HDD (15,000rpm)
Windows 7 Pro 64bit	Windows 7 Pro 64bit

グラフィックスはE30、C20x共にNVIDIA Quadro 2000を利用している。PTC Creoでの3次元設計が主体だが、いずれもストレスのない快適な操作が行えている。C20xにはNVIDIA Tesla C2070とQuadro 2000でのMaximus環境を構成しており解析作業に活用している。

東京モーターショー 2013において自動走行技術を来場者が体感

先ごろ開催された東京モーターショー 2013では、ハイブリッドカーのトヨタ・プリウスをベースに自動走行の開発プラットフォームを組み込んだ「RoboCar® PHV/HV」を用いて自動走行のデモを行い、ハンドルを触らずに走り、曲がり、歩行者を避け、停止位置に止まるという一連の動作を来場者に披露した。

大勢の方が来場した展示会なので会場で実際に動いている様子を見た人もいるかもしれない。一派来場者向けにも同乗試乗が行われたため、乗車してクルマの自動走行を体験した人もいる。試乗ができるということは、安全に自動で歩行者を避ける運転ができるほど自動走行技術が熟成されているということでもある。

会場を自動走行したRoboCar® HVは2012年より提供開始した開発プラットフォーム。このクルマのアクセル、ブレーキ、ステアリング操作を行うためのパーツの設計にもPTC CreoとThinkStationが活用されている。

今後もZMPでは技術開発をすすめ、新たな自動走行の技術を提供していくという。PTC Creo×ThinkStationの設計開発環境が自動走行の技術をさらに進化させ、自動走行車が街を走り出す日を期待したい。