ロボットの歩行速度を向上させる新しく開発された柔軟な足

カリフォルニア大学サンディエゴ校のロボティクス研究者は、ロボット用の柔軟な足を開発しました。この新しい技術により、ロボットは不均一な地形 such as 小石や木片の上で40パーセント速く歩くことができます。

この新しい開発は、特に捜索と救助作戦を含むさまざまなアプリケーションに重要です。

この研究は、RoboSoft会議で発表され、2020年5月15日から7月15日までの間、バーチャルで開催されます。

エミリー・ラースロップは、カリフォルニア大学サンディエゴ校のジェイコブス工学部の博士課程の学生であり、この研究の第一著者です。

「ロボットは、人間が行くことができる場所、しかし行くべきではない場所にも行くことができるように、自然な不均一な地形で速く効率的に歩く必要があります」とラースロップは述べました。

マイケル・T・トーリーは、カリフォルニア大学サンディエゴ校の機械および航空宇宙工学部の教授であり、この研究の最後の著者です。

「通常、ロボットは特定の関節でのみ動きを制御できます」とトーリーは述べました。「この研究では、ロボットが足の剛性、そして形状を制御できることを示し、従来の設計よりも優れて、さまざまな地形に適応できることを示しました」。

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柔軟なロボットの足

柔軟なロボットの足は、コーヒーの粉が入ったラテックス膜で構成されています。コーヒーの粉は、固体と液体の間で前後に動くことができます。粒子状媒体、たとえばコーヒーの粉がこのように動くことを可能にするメカニズムは、粒子状ジャミングと呼ばれます。結果として、ロボットは速く歩くことができ、グリップも向上します。

ロボットの足が地面に触れると、固体化して地面の形状に適応し、安定した基盤を確立します。ロボットが移動すると、足はジャミングを解除してゆるみ、サポート構造に頼って、ジャミングされた状態で柔軟性を維持します。

これらの柔軟な足は、不均一な地形でテストされた最初のものでした。

研究者は、ヘキサポッドロボットに足を取り付け、オンボードシステムを設計して構築しました。オンボードシステムは、各ステップの間で足をジャミングまたはアンジャミングするために、負圧と正圧を生成することができます。足をジャミングするには、真空ポンプがコーヒーの粉の間の空気を除去します。ロボットの重量がコーヒーの粉の間の空気を押し出すことで、足はパッシブにジャミングすることもできます。

不均一な地形

ロボットは、平坦な地面、木片、砕石など、さまざまな地形で歩行テストを行い、柔軟な足を付けた場合と付けていない場合の両方でテストしました。結果は、パッシブジャミングは平坦な地面で最も効果的であり、アクティブジャミングは砕石の上で最も効果的であるということです。

柔軟な足を使用すると、ロボットの足は地面にしっかりと握り、速度が向上しました。特に、ロボットが傾斜した地形や不均一な地形を歩くときに顕著でした。

ニック・グラヴィッシュは、カリフォルニア大学サンディエゴ校の機械および航空宇宙工学部の教授であり、この研究の共同著者です。

「自然界は、歩行ロボットにとって困難な地形で溢れています。滑らかな、岩が散乱した、もろい基盤など、すべてが歩行を複雑にします」とグラヴィッシュは述べました。「さまざまな地形に適応できる足を持つロボットは、移動性を向上させるのに役立ちます」。

研究者は、足の底にソフトセンサーを取り付け、電子制御ボードを使用できるようにします。電子制御ボードは、ロボットが歩く地形の種類と、足をアクティブにジャミングするかパッシブにジャミングするかを判断します。研究者は、設計と制御アルゴリズムを改善して効率を向上させることも計画しています。