ムカデにヒントを得たロボットが火星の洞窟を這い進む日が来るかもしれない

ロボットエンジニアが自然からインスピレーションを得るのは珍しいことではありません。近年、鳥、犬、絶滅した海の生物、さらには人間自身までもが、新しい機械設計の出発点となっています。現在、スタンフォード大学の研究者は、新しいロボット設計のインスピレーションとして、ムカデグモ（別名クモグモ）を挙げています。このクモは、凹凸のある岩だらけの洞窟や溶岩洞をうまく移動できると考えられています。いつの日か、このクモのようなデザインが、ロボットが月や火星の氷の洞窟を移動するのに役立てられるようになることを期待しています。

スパイダーロボットはどのように動作するのでしょうか?

研究者らは、本日Science Robotics誌に掲載された論文で、「ReachBot」と呼ばれる新しいマシンを紹介した。ReachBot は、岩に手を伸ばして前進するために使用できる複数の伸縮式ブーム リムを備えている。各リムには、岩をつかんでアンカー ポイントとして使用する 3 本指グリッパーが取り付けられている。脚が長い設計により、ロボットのリムは、溶岩洞や洞窟の床、天井、壁にアクセスできる可能性があり、その結果、てこ作用が強化される。この独自の配置により、ReachBot は「さまざまな構成、支柱姿勢、および力の適用オプションを想定できる」と研究者らは書いている。

ReachBot は、既存の探査ロボットのフォーム ファクターのギャップを埋めようとしています。研究者らは、小型ロボットは狭い通路を移動するのに便利ですが、通常は到達範囲が限られていると主張しています。対照的に、大型ロボットはより広い範囲に到達できるかもしれませんが、その重量と機械の複雑さによって動きが悪くなる可能性があります。ReachBot は、必要に応じて拡張して到達できる手足を備えた小型の本体に頼ることで、妥協案を提示しています。

ロボットは、搭載されたセンサー一式を使って前方の領域を測り、凹んだ岩やつかめる領域を示唆するその他の兆候を探します。実際のクモのように。ReachBot は岩の表面が平らであるとすぐに想定するのではなく、「グリッパーが部分的に包むことができる丸い特徴」を探します。研究者は、ロボットがつかめる表面領域を正しく識別し、足取りを計画する能力を向上させるために、シミュレーションでロボットをテストしたと述べています。シミュレーションの後、ReachBot はモハベ砂漠のピスガクレーター近くの無人溶岩洞で実際の環境でテストされました。

「フィールドテストの結果は、最大把持力の予測を裏付け、強力なグリップを提供する凸状の岩石の特徴を識別してそれに向かって操縦することの重要性を強調しています」と研究者らは書いています。「また、ReachBot による把持計画の特徴も浮き彫りになっています。つまり、ブームを識別し、狙いを定め、伸ばすには、製造シナリオで物体を把持するよりも高いレベルのコミットメントが必要です。」

リーチボットは研究者が他の惑星の深い洞窟や洞穴を探索するのに役立つかもしれない

研究者たちは、リーチボットのクモ型デザインは地球外でも応用できると考えている。ロボットがテストされたモハーベ砂漠のような溶岩洞は、月や火星の表面の一部の領域を覆っている。後者の例では、研究者たちは、赤い惑星の古代の地下環境は、惑星が居住可能だったかもしれないと考えられていた時代からほとんど変わっていないと言う。研究者たちは、これらの保護された洞窟地域は「将来、人間の居住地になる可能性がある」と書いている。

理論上、将来の探査用宇宙ロボットは、ReachBot のような設計を使用して、現在のロボットではアクセスできない領域をさらに深く探査することができます。他の場所では、研究者は、3 本足のジャンプ マシンや犬にヒントを得た 4 本足のロボットが、科学者が太陽系の近隣の未発見の領域についてさらに詳しく知るのに役立つかどうかを同様に研究しています。