過酷な現場テストが予期せぬ形でロボット設計を形作る

EPFL 工学部のバイオロボティクス ラボ (BioRob) のオーケ・アイスピアート氏と彼のチームは、以前にも自然環境でバイオ情報ロボットを操作したことがありましたが、これは科学的な厳密さよりもデモンストレーションを目的としたものでした。 ロボット機能のテストは、通常、たとえば次のようなものを使用して研究室で実行されます。 X線ビデオ ロボットの動きを、そのデザインのインスピレーションとなった動物と比較します。

しかし、2015 年 11 月に状況は変わりました。アイスピアート氏とその同僚たちが、英国放送協会 (BBC) のプロデューサーから 2 台の本物のロボットを作成するよう依頼を受けました。1 台はワニを模倣し、もう 1 台はオオトカゲを模倣して設計されました。

両方の種はウガンダのナイル川の岸辺で見られ、バイオロブの任務は、爬虫類の営巣行動と相互作用を捕捉するために、目立たないようにこの環境に統合できるカメラ隠しロボットを1か月以内に設計して製造することでした。 。

工学的適応

それは非常に簡単に見える要求であり、研究者らは、これまでに大の字に配置されたロボットのような経験があるため、自分たちの能力に自信を持っていました。 プルロボット そして オロボット。

しかし、形状と機能のバランスという点で最初の課題に直面しました。 クラッシュ SpyCroc と SpyLizard のプラットフォームは、本物のワニやオオトカゲと完全に溶け込んで相互作用を撮影する必要があったため、より高い割合の重量をカメラと超現実的な皮膚に割り当てる必要がありました。

「設計プロセスの一部では、後で何が起こるかを予測し、特殊な部品や機器へのアクセスが制限されている現場でロボットの修理を容易にするために、設計を可能な限り単純化する必要がありました」と元BioRobポスドクのカミロ・メロ氏は説明する。現在はバイオロボティクス企業KM-RoBoTaを率いる研究者。 これを達成するために、研究者らは交換が簡単な低コストのコンポーネントに頼りました。

ウガンダのグラウンドでは、フィールドコンディション自体が予想外の課題を引き起こしました。 気温が 38 度になると、ロボット内部の温度が 80 度まで上昇し、過熱して停止してしまいます。 このため研究者らは、毎日の気温が上昇する前に迅速に作業し、冷却期間を挟んでロボットを短時間で動作させるなどの回避策を見つける必要がありました。

ジョイントが増えると砂、塵、湿気が侵入する箇所が増えるため、接続部品の数を最小限に抑えるためにロボットの設計を可能な限り合理化する必要がありました。 構造的剛性など、最初はクロック設計の強みに見えたものは、起伏のある地形によって柔軟性のないコンポーネントが破損するだけであるため、欠点であることが判明しました。

BioRob ラボは最近、学んだ教訓をオープンソースの研究および方法論のリソースとして公開しました。 サイエンスロボティクス。 彼らは、一般的に入手可能なシンプルで堅牢なコンポーネントを使用した設計仕様と組み合わせた経験が、他の研究者が自分たちのプロジェクトでプラットフォームを複製するのに役立つことを期待しています。

より優れたバイオロボットの構築

研究者らは、アフリカでの経験に基づいて、より堅牢で柔軟性があり、防水性に優れた Krock プラットフォームの改良版である Krock-2 を開発しました。 リアルなラテックススキンのような精巧なカモフラージュ要素の必要性が減り、アップグレードされた ロボット 災害対応や救助用途に大きな可能性を秘めています。

この経験は、BioRob ラボの新しい研究手段にも影響を与えました。 「純粋なロボット工学と神経科学を統合する大きなテーマは、環境との相互作用力を検出できるセンサーを備えた触覚皮膚の開発です」とアイスピアート氏は言う。

「一般的にロボット工学では、固有受容感覚の再現には非常に優れていますが、熱や触感など、皮膚にあるすべての感覚を再現するのは非常に苦手です。この技術はまだ非常に困難であり、私たちは統合することに興味を持っています。それを私たちの中に サンショウウオのようなロボット。」

産業面では、メロは Krock プラットフォームでの経験を活かして、KM-RoBoTa でのロボットの信頼性を探求しています。 「ユーザーの観点から見ると、信頼性は非常に重要だと思います。現場で学んだことに基づいて、雨が降っていたり、予測不可能な状況下でもロボットが故障しないようにする方法に重点を置いています。」と彼は言います。

しかし、アイスピアト氏とメロ氏の両者にとって、現場での試射に基づいたクロック プラットフォームの技術的改善は単なるおまけにすぎません。 彼らは、ウガンダでの経験を利用して、生物情報を取り入れたロボットを科学ツールとして改良すること、たとえば恐竜のような絶滅種の移動を理解するためのロボット古生物学にもっと興味があると説明している。

骨や化石はアニメーションを作成したり、恐竜のダイナミックな動きを理解するために運動学の研究に使用できますが、 物理モデル 過去の動物と同じ物理法則に従って構築されなければなりません。

「現場でロボットの性能を向上させるために私たちが行ってきたことはすべて、捜索救助やその他の用途に役立つため、非常に刺激的です。しかし、BioRobラボでの私たちの主な貢献は、神経科学、生体力学、古生物学の研究者と協力して、科学的な疑問に対処するための物理的なツールとしてロボットを使用します」とアイスピアート氏は言います。

「この研究における私たちのオープンソースへの貢献により、科学的目的に十分な精度を維持しながら、そのようなプラットフォームをより手頃な価格にしたいと考えています。」