スマート リアクション ホイール システムにより、この四足ロボットが平均台に挑戦する様子をご覧ください。

Mar 21, 2023

カーネギーメロン大学ロボット研究所と機械工学部の研究者らは、スポットのような四足歩行ロボットが扱いにくい平均台地形に挑戦できるようにする方法を発見した。それは、アクティブなリアクションホイールを背中に縛り付けることだ。

「この実験は巨大だった」と、この研究の上級著者であり、カーネギーメロン大学ロボット探査研究所の所長であるザカリー・マンチェスターは主張する。 「ロボットを使った平均台ウォーキングに成功した人はこれまでいないと思います。」

平均台に沿って歩くのは人間にとっては難しい作業ですが、ロボットにとってはさらに困難です。 エラーが発生する余地はほとんどなく、つまずく余地はありません。さらに、2 本の脚ではなく 4 本の脚で作業している場合、物事はさらに困難になります。 「現在の制御方法では、四足ロボットの胴体と脚は切り離されており、動きを調整するために相互に話しかけることはありません」とマンチェスター氏は説明する。 「では、どうすればバランスを改善できるでしょうか?」

このソリューションは、ソフトウェアとハ​​ードウェアにまたがる 2 つの要素から構成されます。ロボットの背中に取り付けられた一対のリアクション ホイール アクチュエータ (RWA) と、車輪を使用して脚から独立してロボットの角運動量を制御できる新しい制御技術です。

「基本的には、モーターが取り付けられた大きなフライホイールがあります」と、宇宙で衛星を遠隔制御するために使用される RWA のアプローチについてマンチェスター氏は言います。 「重いフライホイールを一方向に回転させると、衛星は反対方向に回転します。さあ、それを四足ロボットの胴体に取り付けてみましょう。」

市販の Unitree A1 四足歩行ロボットでこのコンセプトをテストしたところ、チームは 2 つの RWA で体の向きを変え、ロボットの敏捷性を高めるのに十分であることを発見しました。また、制御ソフトウェアで単純なジャイロスタットとして扱うことができ、モデル予測システムに簡単に追加できることがわかりました。制御アルゴリズム。

シミュレーションでは、このシステムが理論的には、落下の方向に関係なく、ロボットが猫のように常に足から着地できることが証明され、物理テストでは、改良されたロボットが平均台に冷静に取り組むことができました。

「ロボットの次の目玉は四足動物だ」とマンチェスター氏は予測する。 「今後数年のうちに、さらに多くの種を野生で見ることができると思います。」

チームの研究は 2023 年ロボット工学とオートメーションに関する国際会議 (ICRA '23) に採択され、オープンアクセスの PDF ダウンロードとして利用できます。