「無脳」ソフトロボットがロボット工学の大発展により複雑な環境を航行する

無脳ソフトロボットが複雑な環境を航行する

ロボット工学の進化する分野において、研究者たちによって画期的なブレークスルーが導入されました。複雑な環境でも人間やコンピューターの指示を必要としない柔軟なロボットです。この新しい発明は、以前の研究を基にしており、そこでは柔軟なロボットがより簡単な迷路で基本的なナビゲーションスキルを示していました。

ナビゲーションのための物理的知能の活用

ノースカロライナ州立大学の機械および航空宇宙工学の准教授である研究の共同対応著者である殷杰は、この進歩について以下のように述べています。

「以前の研究では、私たちの柔軟なロボットが非常にシンプルな障害物コースをねじ曲げながら進むことができることを示しました。しかし、障害物に遭遇しない限り回転することができませんでした。この制限は、ロボットが時には並行する障害物の間で行き詰まり、前後に跳ね返ることがあります」と彼は付け加えました。

彼はさらに、「私たちは新しい柔軟なロボットを開発しました。このロボットは自分自身で回転することができるため、迷路を進むことができます。さらに、移動する障害物を避けることもできます。これらすべては、物理的な知能を使用して実現されており、コンピューターのガイダンスに依存していません」と述べています。

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「物理的知能」という用語は、外部の人間やコンピューターの介入ではなく、柔軟なロボットなどのダイナミックなオブジェクトの固有の振る舞いを指します。この振る舞いは、構造設計や材料によって定義されます。

この新しいタイプの柔軟なロボットは、リボン状の液晶エラストマーを使用しています。周囲の空気よりも温度が高い表面に置かれると、具体的には摂氏55度（華氏131度）以上になると、表面に接触しているリボンは収縮し、露出している部分は変化しません。この差異により、ロボットは転がる動きを起こし、表面の温度によって加速します。

“無脳”自律型柔軟ロボット迷路エスケーパーこのビデオをYouTubeで視聴する

非対称性を通じたイノベーション

このロボットの特徴的な側面は、その設計にあります。対称性のある前のバージョンとは異なり、新しいバージョンは2つの異なる部分で構成されています。一つのセグメントはねじれたリボンに似た直線状であり、もう一つのセグメントは階段のようにらせん状に巻かれたリボンを反映しています。

この設計の変更により、ロボットの一方の端が他方よりも大きな力を発揮し、非線形な動きを引き起こします。NC Stateのポストドクトラル研究員であり、論文の第一著者である趙曜は次のように原理を説明しています。「底面よりも広い口を持つプラスチック製のカップを思い浮かべてください。それを転がすと、まっすぐな軌道をたどるのではなく、表面を横切って弧を描きます。それがその非対称な設計の効果です」と彼は説明します。

趙はさらに詳しく説明し、「私たちの新しいロボットの背後にあるコンセプトは非常にシンプルです。非対称な設計のため、物体に接触することなく自律的に回転するのです。したがって、迷路に遭遇しても自分の進路を変えることができますが、並行する障害物の間に取り残されることはありません。その弧を描く動きによって、効果的に逃れることができます」と述べています。

このロボットに対するテストでは、複雑な迷路を操縦する能力が示されました。また、自身のサイズよりも小さい隙間を通り抜けることもできました。これらのテストは、金属の表面や砂などの様々な地形で行われました。

この画期的な研究は、柔軟なロボットの設計に革新的な視点を提供します。殷は述べています。「この研究は、環境の熱エネルギーを利用できる柔軟なロボットの設計において、革新的なアプローチを開発するためのさらなる進歩です」と。ロボット工学の世界が成長するにつれて、このような「無脳」柔軟ロボットの実世界での応用の可能性は無限大です。

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