ロボットに足の目を与えてみてはいかがでしょうか?

この記事は、IEEE Xplore と提携した当社の独占 IEEE Journal Watch シリーズの一部です。

ロボットの（多くの）素晴らしい点の 1 つは、生物の行動に縛られる必要がないことです。ロボットで解決しなければならない特定の問題がある場合、追加のセンサーを使って創造性を発揮できます。多くの四足動物には、障害物回避用のサイド カメラとお尻のカメラが搭載されています。また、ヒューマノイドには、ナビゲーションに役立つ胸部カメラと膝カメラ、および操作用の手首カメラが搭載されている場合があります。しかし、これをどこまで進めることができるでしょうか。私にはわかりませんが、足の裏にカメラを搭載した四足動物が登場しているので、まだ終わりには至っていないようです。

センサー付きの足は新しいアイデアではない。四足歩行ロボットが地面との接触を検知するために足に何らかの力センサーを取り付けているのはごく普通のことだ。しかし、そこに実際のカメラを取り付けるというのはかなり斬新だ。なぜなら、それをどうやって行うのかまったく明らかではないからだ。そして、深圳の南方科技大学のロボット工学者たちがそれを実現した方法も、まったく明らかではない。

Go1 のおしゃれなフット シューズは、透明なアクリル製のソールと、わずかに柔軟性のあるプラスチック構造で、各カメラ (640 x 480、120 フレーム/秒) までの 60 ミリの隙間を支え、照明用の LED が 4 つ付いています。見た目は複雑ですが、重量は 120 グラムで、それほど重くはなく、1 足あたり約 50 ドル (そのうち 42 ドルはカメラ) です。全体が密閉されており、汚れや水が入りません。

では、なぜこのような（おそらく多少脆弱な）複雑さにこだわるのでしょうか。四足歩行ロボットに、より困難な環境でより有用なことをするように要求するにつれて、ロボットが何を踏んでいるのか、足が地面とどのように相互作用しているのかについて、より多くの情報を得ることが非常に役立つでしょう。固有受容覚（自己運動の感知）だけに頼るロボットは素晴らしいものですが、砂のような複雑な表面の上を移動しようとすると、ロボットが踏んでいる表面とどのように相互作用しているのかを明示的に示す視覚があると非常に役立ちます。予備的な結果では、Foot Vision により、Go1 は歩くときに足の周りの砂や土の流れを認識できるようになり、地面に接触するロボットの悩みの種である滑りを推定できることが示されました。

研究者たちは、ハードウェアをもう少し強化する必要があると認めており、プレキシガラスの窓は非常に滑りやすいため、足の周囲にトレッドパターンを追加したいと考えています。全体的なアイデアは、Foot Vision を、ロボット操作用のより一般的なグリッパー統合型視覚システムと同じくらい便利なものにし、脚付きロボットが必要な場所に到達する方法についてより適切な判断を下せるようにすることです。

フットビジョン: 四足ロボット用の視覚ベースの多機能センサー付き足深圳の南方科技大学のGuowei Shi、Chen Yao、Xin Liu、Yuntian Zhao、Zheng Zhu、Zhenzhong Jiaによる論文が、2024年7月号に掲載される予定である。 IEEE ロボティクスとオートメーションレター

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