新しいバイオインスパイアードロボット

August, 25, 2023, Pasadena--新開発の現実のTransformerは、その身体を再構成して、8つの個別タイプの動きができ、それが直面する環境を自律的に評価して最も効果的な動作の組合せを選択できる。

新しいロボットは、M4 (for Multi-Modal Mobility Morphobot)と言い、四輪で動き、その車輪をローターに変えて飛び、ミーアキャットのように二輪で立って障害物の向こうを覗き込むことができる。また、その車輪を脚のように使って”walk”(歩行)し、2つのローターの助けを借りて、二輪で急斜面を登り、 宙返りをする。

そのような広範な機能を備えたロボットには、ケガをした人を病院運ぶことから、他の惑星を探査することまでのアプリケーションがある、とMory Gharib (PhD ’83)は、説明している。同氏は、Hans W. Liepmann Professor of Aeronautics、CaltechのCenter for Autonomous Systems and Technologies (CAST)ディレクタであり、そのロボットは、そこで開発された。

M4は、Northeastern University 電気&コンピュータ工学准教授、Gharib とAlireza Ramezaniの発案である。M4の技術面をサポートするチームは、Caltech、航空宇宙ポスドク研究助手Eric Sihite、CASTの設計エンジニア、Reza Nemovi、CaltechがNASAのために運用しているJPLのArash Kalantariで構成。論文は、Nature Communicationsに発表された。

「われわれの目的は、幅広い個別の移動モードを備えた特別な移動機能を示すシステムを設計することでロボット移動の限界を押し広げることだった。M4プロジェクトはこの目的の達成に成功した」とNature Commuications論文の責任著者著者、Ramezaniは､コメントしている。

そのロボットの動きの柔軟性は、人工知能と結びつくことで、眼前の土地に基づいて最も効果的な運動形態を選択することができる。未知の環境を探査しているM4を考えると、それは四輪で回転することでスタートする、これが最もエネルギー効率のよいモードだからである。岩のような障害に達すると、それは二輪で立上り、前方の土地の明確な画像を得るために覗き見ることができる。次に、それが峡谷、あるいは車輪付のロボットが横断できない別の特徴を見ると、それは、車輪をローターに再構成し、峡谷を飛び越えて他方へ行き、回転を再開する。

「未知の環境に遭遇したとき、人工知能の支援を受けるマルチモーダルコンポーネントを変更できるロボットだけが成功できる」と論文の共著者、Gharibはコメントしている。

M4の重要な機能の一つは、その付属品を車輪、脚、スラスタに作り替える能力である。M4が、二輪で立ち上がる必要があるとき、四輪の2つが折り畳まれ、埋込プロペラが上向きに回転し、ロボットにバランスを与える。M4が飛ぶ必要があるとき､全ての四輪が折り畳まれ、プロペラがロボットを地上から離陸させる。

車輪アセンブリのジョイントによりM4は、歩行ができる。M4の現在の繰り返し処理では、歩行は主に概念実証である。とは言え、期待される進歩により、将来のM4世代は、車輪ロボットなら苦労するような荒れ地を効果的に歩行する能力を持つことになる。

M4の設計は、自然の影響を強く受けている。Gharibとチームは、イワシャコが、例えば急斜面を走りながら、その翼の羽ばたきを利用して浮揚する仕方からヒントを得た、またアザラシが海上や陸で様々なタイプの動きのためにそのフリッパーの利用する仕方からヒントを得た。そのような付属器官の例は動物の世界から変更されている。以前に生物学者によって報告されているが、研究チームが説明しているコンセプトは、今回は、工学分野で探求されている。

M4は、自律機能を備えており、複雑な環境をどうナビゲートするのがベストであるかについて自分で決定できる。そのロボットは、屋外でテストされており、Caltechキャンパス域をナビゲートした。
(詳細は、https://www.caltech.edu/)