Morphobot の紹介: 再利用可能な手足による捜索と救助の再考

Aug 12, 2023

エリック・シヒテ 他

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「モーフォボット」という言葉が頭をよぎったとき、すぐにトランスフォーマーの魅惑的な世界に思いが移るのも不思議ではありません。 結局のところ、この象徴的な世界には、さまざまな形に変形し、乗り物、物体、さらには生き物の間をシームレスに移動できる、驚くべきロボット存在のグループが登場します。

しかし、「モーフォボット」（M4）というニックネームを持つ現実のロボットが、学術誌ネイチャー・コミュニケーションズに掲載された新たな開発で登場した。 研究者らによると、このロボットは、車輪、プロペラ、脚、手の間で付属物を巧みに変形させることで、陸上と空中のさまざまな地形を横断できるという。

鳥、ミーアキャット、アザラシなどの動物からインスピレーションを得たこの注目すべきロボットは、印象的な一連の動きを示します。 飛んだり、転がったり、這ったり、しゃがんだり、バランスをとったり、転がったりすることさえ楽にできるので、多様な環境に適応してナビゲートすることができます。

この発見は、自然災害後の捜索救助活動、宇宙探査ミッション、自動荷物配送システムなどの重要な任務で使用されるロボットの設計を強化する可能性がある。

特定の動物は、手足をさまざまな地形を横断するために再利用することで、驚くべき適応能力を示します。 アシカは陸上を歩くために足ひれを使い、ミーアキャットは観察しやすいように後肢で立ち、チュカル鳥は急な斜面を登るのに翼を使います。

この自然現象に触発されて、Alireza Ramezani らは M4 を設計しました。M4 は、それぞれ 2 つの関節と脚の端に固定されたダクトファンで構成される 4 つの脚を持つロボットです。

重さ6キログラム、長さ70センチメートル、高さと幅35センチメートルのこのロボットは、そのユニークなファンの設計によって多用途性を示しています。 これらのファンは、脚、プロペラ スラスター、車輪としての役割をシームレスに切り替えることができます。

プレスリリースによると、M4 ロボットはでこぼこした地形を歩き、急な斜面を克服し、大きな障害物を転がり落ちることができます。 また、飛行し、天井の低い通路を這って移動することで、より高いレベルに上昇する能力も実証しました。

このような発見は、多目的の付属物を備えたロボットを設計する利点を真に明らかにしています。 機械に多彩な機能を与えることで、機械は恐れることなく多様で要求の厳しい地形に挑戦し、かつては乗り越えられないと思われた障害を難なく克服することができます。

私たちは、大西洋の深海で感動的な物語が展開された数日前に戻るだけで済みます。 深海のROV（遠隔操作車両）は、行方不明の潜水艦の謎と乗船していた5人の魂の運命を解明するために未知の世界に冒険しました。 それは、破片という重要な発見をしました。

最終的に、このような開発は、複雑な環境でロボットが達成できる限界を打ち破り、探求と問題解決の新時代の到来をもたらします。

研究全体は、6 月 27 日に Nature Communications 誌に掲載され、ここからご覧いただけます。

研究概要:

ロボットの設計は自然から多くのインスピレーションを得ることができます。自然には、多機能の付属肢を動員して複雑な地形を移動するための、復元力とフォールトトレラント性の高い移動戦略の例が数多くあります。 たとえば、チュカルやツメジメなどの鳥は、翼を四足歩行や翼を使った傾斜走行に再利用できます。 これらの動物は、同じ付属肢をさまざまな方法で使用し、複数の移動モードを生成するという素晴らしい器用さを示し、その結果、さまざまな環境と相互作用して移動し、生息範囲を拡大することを可能にする高度に可塑性の移動特性をもたらします。 動物の付属器官を再利用するロボットの生体模倣により、比類のない機能を備えた移動ロボットが生み出される可能性があります。 私たちは動物からインスピレーションを得て、車輪、スラスター、脚などのコンポーネントをさまざまな方法で使用することで、陸地や空中を含む非構造化された複数の基質環境を交渉できるロボットを設計しました。 このロボットはMulti-Modal Mobility Morphobot、略してM4と呼ばれています。 M4 は、いくつかのアクチュエータ タイプで構成される多機能コンポーネントを使用して、(1) 飛行、(2) 回転、(3) クロール、(4) しゃがみ、(5) バランス、(6) タンブル、(7) 偵察、(8) を実行できます。 ) ロコマニピュレーション。 M4 は最大 45 度の急斜面を通過できます。 バランスモードでは、大きな障害物がある起伏のある地形でも使用できます。 M4 はオンボード コンピューターとセンサーを備えており、そのモードを自律的に使用して非構造化環境をネゴシエートできます。 M4 の設計と、そのマルチモーダル機能を示すいくつかの実験を紹介します。