カリフォルニア大学で開発されたカメからインスピレーションを得たロボットは将来の宇宙探査に使用される可能性がある

地下を自由に往復できるロボットとはどのようなものですか?

場所を間違えて申し訳ありませんが、実際はこんな感じです。

見た目は滑らかでも柔らかくもありませんが、10センチ以上の砂の下を「泳ぐ」ことができる最初のマシンと言われています。

二本の腕がとても速く動きました。

もちろん「Sandy」は技術を披露するだけではなく、Wi-Fi経由で制御できるロボットで、環境監視や穀倉調査、災害対応などにも活用できます。

これは、カリフォルニア大学サンディエゴ校のロボット工学専門家チームが実施した多数の実験の結果であり、地下ロボット研究に新しいアイデアを切り開くものでもあります。

▍砂の下を「泳ぐ」にはどうすればいいですか？

では、柔らかくも滑らかでもないこのロボットはどのようにして地下を泳ぐのでしょうか?

砂の中を泳ぐことは、地面や水の上を泳ぐよりもはるかに大きな抵抗があり、その過程で非常に損傷しやすいことを知っておく必要があります。これが、ロボットが下の環境を征服できなかった主な理由の 1 つです。

この目的を達成するために、研究者たちは自然界の生き物からインスピレーションを求め始めました。

まず思い浮かぶのは子ガメですが、子ガメは地中に埋めた卵から孵化すると、力強い足をパドル代わりにして砂の上を這っていきます。

インスピレーションの源として、ロボットの 2 本の腕も小さなカメの特大足ひれを模倣しています。

ロボットが砂の下を移動するとき、水泳選手のように腕を前方に引いて体に近づけ、その後横に戻します

しかし、研究者たちはすぐに、ロボットが腕をひっくり返して前に進み続けると、砂の抵抗によりロボットが自然に上方に移動してしまい、その使用が制限されることを発見しました。

そこで、「タートル」のヘッドデザインを柔軟に変更し、抵抗を減らすためにくさび形のヘッドに設計しました。

また、ロボットの機首の両側に取り付けられた一連の「箔状の表面」を備えたこの装置は、潜水艦の潜航機のように機能し、ロボットを下方に押して上向きの軌道をオフセットさせます。

ロボットは水平方向の前進を維持するだけでなく、砂の上で左右に旋回することもできます。また、アタッチメントの推力を独立して変更することで、Wi-Fi 経由で遠隔制御して左右に旋回することもできます。現在、フットレストの角度は固定されていますが、将来的にはロボットが必要に応じて上下に動かせるように調整される可能性があります。

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障害物に遭遇した場合はどうすればよいですか?

移動の問題は解決しましたが、障害物に遭遇した場合はどうすればよいでしょうか?

実は、ロボットの 2 本のアームには泳ぐだけでなく、移動中に周囲の流砂の抵抗が増大するのを感知して障害物を検出する機能もあります。障害物を感知すると、衝突を回避したり、障害物を回避したりするために適切な措置を講じます。

ただし、現時点ではロボットの側面と上方の障害物のみを検出できており、前方と底面については開発者が継続的に改良を続けています。 「リトル タートル」の将来のバージョンでは、より強力な障害物感知機能と障害物回避機能が搭載される可能性があります。

現在、「リトルタートル」ロボットは、深さ12.7センチメートルの砂の上を時速約4メートルの速度で水平に移動することができる。ただし、その速度は非常に遅く、ミミズや貝などの他の地下動物の移動速度と同様です。

比較的遅いですが、一部のタスク、特に周囲の環境やセンサー機器への損傷を避けるために慎重な動きが必要な場合には、この速度で十分な場合があります。

このようなロボットの開発は、機械設計、センサー技術、制御システム、ソフトウェア開発など、多くの技術的課題に直面しています。テクノロジーの継続的な進歩により、ロボットがさまざまな複雑な環境でタスクを実行できる可能性は今後も高まり続けるでしょう

▍さらに速度を向上させ、将来は宇宙でも使用可能

現在、手足を備えたロボットが地下でどのように移動するのかについては十分な知識がありません。このような小型ロボットは、地下ロボットの設計に新しいアイデアをもたらすだけでなく、土壌サンプリング、地下探査、捜索救助活動等

この研究は、「Toward Robotic Sensing and Swimming in Granular Environmentals using Underactuated Appendages」というタイトルで Advanced Intelligent Systems に掲載されました。

このロボットは、実験室の砂が満たされたタンクと、カリフォルニア州ラホーヤの海岸の砂の中でテストされました。将来的には、研究者は砂の中の遊泳速度をさらに最適化し、体の角度を大きくして、地下で前後左右、上下に全方位的に移動できるようにする予定です。

将来的には、ロボットの応用によって宇宙探査に新たな道が開かれる可能性があります。これは、ロボットが宇宙でさまざまなタスクを実行できるだけでなく、媒体の中で自らを固定することもできるためであり、これは宇宙の低重力環境では理にかなっています。したがって、ロボットは宇宙用途において大きな可能性を秘めています

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