マルチレッグスウォームロボットを開発したエンジニア

ノートルダム大学の研究者は、困難な環境を移動し、集団として複雑なタスクを実行できるマルチレッグロボットを開発しました。

この研究は、Science Roboticsに掲載されています。

ヤセミン・オズカン＝アユディンは、大学の電気工学の助教授であり、新しいロボットの開発者です。

「レッグロボットは、粗い地形や狭い空間などの困難な環境を移動でき、四肢の使用により、有効な体のサポート、迅速な機動性、障害物の横断を可能にします。しかし、レッグロボットは、地上環境で独自のモビリティの課題に直面し、移動性能が低下します。」オズカン＝アユディンは述べています。

モビリティの向上

オズカン＝アユディンは、個々のロボット間の物理的な接続により、地上のレッグロボットの集団システムのモビリティが向上するという仮説を立てました。個々のロボットを物理的に接続してマルチレッグシステムを形成することで、複数のロボットは、単一のロボットが小さなタスクを実行するよりも、課題をより効果的に克服できます。

「アリが物体を収集または輸送するとき、1つのアリが障害物に遭遇すると、グループは共同で障害物を克服します。たとえば、道に隙間がある場合、アリは他のアリが渡ることができるように橋を形成します。これがこの研究のインスピレーションです。ロボティクスを通じて、生物システムのダイナミクスと集団的な行動をよりよく理解し、将来この種のテクノロジーをどのように使用できるかを探求できます。」と彼女は述べています。

ロボットの構築

オズカン＝アユディンは、15〜20センチメートルの長さの四本足ロボットを3Dプリンターで構築しました。各ロボットは、リチウムポリマーバッテリー、ミクロコントローラー、3つのセンサーで構成されています。前部に光センサーと、前部と後部に磁気タッチセンサーがあり、ロボット同士が接続できます。

柔軟な四本足を追加することで、ロボットは障害物を検出するための追加のセンサーとパーツを必要とせず、粗いまたは不均一な地形とのやり取りを容易にします。

「障害物を検出するための追加のセンサーは必要ありません。足の柔軟性により、ロボットは障害物をすり抜けることができます。ロボットは、パスの隙間をテストし、体で橋を形成することができます。個別に物体を移動することも、異なる環境で物体を集団で移動することもできます。これは、アリに似ています。」オズカン＝アユディンは述べています。

ロボットは、グラス、むら、葉、どんぐりなどのさまざまな表面でテストされました。平面の実験には、パーティクルボードと、断熱材で覆われた階段が含まれていました。その他のテストには、シャグカーペットと、長方形の木製ブロックが含まれていました。

個々のユニットが詰まった場合、追加のロボットにシグナルを送信しました。これらのロボットは、障害物を克服するために協力して連結しました。

オズカン＝アユディンによると、新しい研究は、予期せぬ状況に適応し、捜索と救助作戦、集団的な物体輸送、宇宙探索などの共同タスクを実行できる低コストのレッグスウォームロボットの設計に役立ちます。彼女は今後、システムの制御、センシング、電力機能の向上に重点を置いています。

「機能的なスウォームシステムの場合、バッテリー技術を改善する必要があります。10時間以上持続する、小型のバッテリーが必要です。そうでない場合、この種のシステムを実世界で使用することは持続可能ではありません。」さらに、ロボットのサイズを小さく保ったまま、より多くのセンサーとより強力なモーターが必要です。

「ロボットが実世界でどのように機能するかを考える必要があります。必要な電力、使用するバッテリーのサイズについて考える必要があります。すべてが制限されています。したがって、機械の各部分について決定を下す必要があります。」