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Jul 17, 2023

植物

Brain-Inspired Robotics (BRAIR) Lab とシンガポール国立大学の研究者は、ロボット アーム用の植物からヒントを得たコントローラーを開発しました。

Brain-Inspired Robotics (BRAIR) Lab とシンガポール国立大学の研究者らは、植物からヒントを得たロボット アーム用コントローラーを開発しました。これにより、構造化されていない現実世界の環境でタスクを実行できるようになります。 タコの触手や植物などの骨のない生物からインスピレーションを得た柔らかいロボット アームは、滑らかな弾性変形が可能な柔軟な軽量素材で作られており、従順で器用な動きを可能にします。 ただし、ソフト ロボット アーム用の既存のコントローラーは実験室環境に限定されており、自然な環境や動的な環境ではうまく機能しません。

この制限を克服するために、研究者らは植物の動きや行動にヒントを得た新しいタイプのコントローラーを提案しました。 一般に信じられていることに反して、植物は成長ベースの戦略を使用して、ある地点から別の地点へ積極的に移動します。 研究者らによって開発された制御戦略は、プラントの動きを担う分散型コンピューティング メカニズムを再現します。

バイオからインスピレーションを得たコントローラーは、ボトムアップ構造で結合された分散型コンピューティング エージェントを利用します。 アームの機械的機能を活用することで、ソフト ロボット アームの全体的な到達動作を簡素化します。 アームは冗長配置されたソフト モジュールで構成され、各モジュールは放射状に配置された 3 つのアクチュエータによって起動されます。 この構成により、アームは 6 つの基本的な曲げ方向を生成できます。

コントローラー内のコンピューティング エージェントは、アクチュエーター構成を利用して、周回運動と屈光性という 2 種類の植物の動きを再現します。 周回運動は植物で一般的に観察される振動ですが、屈光性は光に向かう指向性の動きを伴います。 これらの動作パターンを実装することで、ロボット アームは構造化されていない環境でも効果的にナビゲートしてタスクを完了できます。

プラントからインスピレーションを得たコントローラーは、ソフト ロボット アームの基本的な機械的特性を活用して、設計のシンプルさと効率を実現します。 これは、柔らかいロボット アームが、硬いロボットではアクセスできない特定の場所や物体に到達する必要があるタスクを実行するための手段を提供します。 コントローラーの分散構造により、堅牢で適応性のある動作が可能になり、生物からインスピレーションを得た性質により、潜在的に低コストでの安全な操作が可能になります。

この植物からインスピレーションを得たコントローラーの開発は、現実世界のアプリケーションへのソフト ロボット アームの展開に向けた重要な一歩を示しています。 自然からインスピレーションを得ることにより、研究者は植物や動物の固有の能力を活用してロボット システムのパフォーマンスを向上させることができます。 この先駆的な研究は、さまざまな業界におけるロボット工学の新たな可能性を切り開き、これまで困難であったりアクセスできなかった環境でもロボットが移動して動作できるようになります。