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GuRooは、クイーンズランド大学情報技術・電気工学部モバイルロボティクス研究所で開発されたヒューマノイドロボットです。[ 1 ] GuRooのデザインは人間の形に基づいており、可能な限り人間らしく作られています。[ 2 ] GuRooは完全に自律的です。動的安定性、人間とロボットの相互作用、機械学習など、さまざまな分野の研究に使用されています。GuRooは毎年開催されるRoboCupに出場します。この大会の目標は、毎年サッカー大会を開催することでロボット工学の発展を促進することです。RoboCup連盟の夢は、完全に自律的なヒューマノイドロボットのチームを開発し、2050年にワールドカップで優勝する人間のチームと対戦して打ち負かすことです。
機械
GuRooは、およそ6歳児の体型を模して設計されました。このロボットは、作業台やドアノブなど、一般的な人間の生活環境とインタラクションすることができます。機械設計は、2001年に学部卒業論文プロジェクトとして始まりました。ソリッドモデリングソフトウェアであるSolidEdgeを使用して、製作中のロボットのすべてのセクションの製図が行われ、1年後に実物が完成しました。構造の大部分は、3mm厚のアルミニウム板とアングル材で構成されています。重量を軽減し、モーターとパワーエレクトロニクスへの空気の流れを改善するために、構造は大幅に切削加工されています。
電気機械
人間の身体を模倣するべく、GuRooは23自由度で設計されています。アクチュエータは、人間の歩行動作の人間的な性質に合うよう、高トルク・低速の組み合わせが採用されています。さらに、どの関節も1回転以上する必要はありません。GuRooの高さは1.2m、 バッテリー込みの重量は38kgです。
下肢と脊椎に必要な高出力はブラシ付きDCモーターで実現され、コストと実装の容易さから、すべての下肢関節には同じモーター/ギアヘッドの組み合わせが使用されています。公称32Vで巻かれたMaxon RE 32シリーズモーターと、効率72%のセラミック製156:1遊星ギアヘッドの組み合わせが使用されています。最大連続出力トルクは10Nmで、最大速度は2アンペアの電流消費で5.3 rad/sです。最大断続許容トルクは4Aで22.5Nmです。モーターの長さがGuRooの脚の幅を決定しました。高出力モーターはロボットの総重量の33%を占めています。
上肢用アクチュエータの選定にあたっては、低消費電力、軽量性、そして制御の容易さが重要な要素でした。使用されているRCサーボモーターはHi-Tech HS705-MGで、5Vで5.2 rad/sの速度で1.4Nmの出力トルクを発揮します。内蔵の金属製ギアボックスにより、小型ながら比較的大きな出力トルクを実現しています。各サーボモーターの重量は 0.125kgです。各モーターには内部にクローズドループ制御システムが搭載されていますが、メインのGuRooコントローラーへのフィードバックは提供していません。頭部と首部には、さらにトルクと精度を高めるデジタルサーボモーターが採用されています。
ロボットの電源が切れて地面から持ち上げられた場合、脚の重心が股関節の外側にあるため、脚は自然に一緒に揺れ動きます。これを防ぐため、ばね定数1Nm/度のねじりばねがヒップロールアクチュエータと並列に配置されています。これらのばねは、電源が切れた状態でロボットの脚がまっすぐ下に垂れ下がるように設定されています。また、ばねによる追加のトルクは、一般的な歩行動作の片足支持期におけるヒップロールモーターへの負荷を軽減します。
予想通り、GuRooは人間の多くの動きを近似することしかできません。その明らかな例の一つが、粗雑に模倣された柔軟な脊椎です。人間の脊椎は全長にわたって24個の椎骨が分布しており、柔軟な動きを可能にしていますが、GuRooは3つの直交アクチュエータしか持っていません。人間の股関節と肩関節にもボールジョイントがあり、小さな体積から高い可動性を実現しています。使用されているアクチュエータの性質上、ボールジョイントの実装は困難でした。代わりに、小さなシーケンシャルリンクで複数の自由度を実現しました。ロボットが立っている状態では、すべての自由度が直交しています。
クイーンズランド大学のロボットサッカーチームには、チーム名に「-roo」という接尾辞をつけるのが伝統となっており、これまでRoboRoos、ViperRoos、CrocaRoosといったチーム名が使われてきた。GuRooは「Grossly Underfunded Roo」（資金不足のカンガルー）の略で、プロジェクトの予算が少ないことを表している。