チームが初の自律型ヒューマノイドロボットに全身人工皮膚を実装する

ミュンヘン工科大学（The Technical University of Munich、TUM）のチームが、初の自律型ヒューマノイドロボットに全身人工皮膚を実装した。人工皮膚と制御アルゴリズムを組み合わせたシステムを作成することに成功した。この新技術により、ロボットは自身の身体と環境を感知できるようになり、ロボットが人間の生活に浸透するにつれて重要な役割を果たすことになる。

ロボットが感知を利用して環境をよりよくナビゲートできるようになれば、人間の周りでより安全になるだろう。ロボットができることの1つは、予期しない接触や事故を避けることである。

新技術を開発したチームは、Gordon Cheng教授を含んでいた。開発された皮膚は、直径約1インチの六角形のセルで構成されており、各セルにはマイクロプロセッサとセンサーが含まれており、接触、加速度、近接、温度を検出するのに役立つ。

実際の皮膚セルは新しいものではなく、10年前にTUMの認知システム教授であるGordon Chengによって開発された。これらの新しい開発により、TUMのチームはその全潜在能力を解放することができた。

この研究は、Proceedings of the IEEE誌に掲載された。

計算能力の問題

人工皮膚の開発における大きな問題の1つは、計算能力である。人間の皮膚には約500万個の受容体があるため、ロボットでこれを再現することは課題となっている。センサーを使用したデータの継続的な処理により、システムが過負荷になることがある。

TUMのチームは、皮膚を常に監視するのではなく、イベントに焦点を当てることにした。これにより、処理努力を最大90%削減することができた。新しく開発された人工皮膚では、個々のセルは値に変化がある場合にのみ情報を送信する。これは、センサーが某種の感覚を検出してプロセスを開始することになるため、センサーに大きく依存していることを意味する。

ヒューマンロボットインタラクションの重要性

Cheng教授と彼のチームによるこの新しい技術は、機械の安全性を高めるのに役立つ。彼らは、外部計算に依存しない人間サイズの自律ロボットに人工皮膚を最初に適用した。

人工皮膚を使用したロボットはH-1ロボットと呼ばれ、1,260個のセルと13,000以上のセンサーを持っている。センサーとセルは、上半身、腕、脚、足の底に配置されている。したがって、ロボットは身体の全体、上から下までを感知できる。H-1は不均一な表面を移動し、1本の足でバランスを取ることができる。

H-1ロボットは、人間を安全に抱きしめることができる。これは大きな成果である。ロボットは非常に強力で、人間との密接な接触により危険となり、人間に怪我をさせる可能性がある。H-1は身体の複数の部分を同時に感知できるため、過度の力や圧力を加えない。

「これは工業用途では重要ではないかもしれないが、看護ケアなどの分野では、ロボットは人間との非常に密接な接触のために設計される必要がある」とGordon Chengは説明した。

新しい技術は非常に汎用性が高く、セルの一部が失われても機能し続けることができる。

「私たちのシステムは、すべての種類のロボットでトラブルフリーで迅速に動作するように設計されている」とGordon Chengは述べた。「今、私たちはより小さな皮膚セルを作成し、大量に生産できる可能性を追求している」。

AI分野では、人間とロボットをより近づける継続的な開発が行われており、このような新しい技術は、両者が安全に動作できる環境を実現する上で重要な役割を果たすことになる。