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脚付きロボットは、脚機構などの関節肢を使用して移動を行う移動ロボットの一種です。車輪付きロボットよりも汎用性が高く、さまざまな地形を移動できますが、これらの利点には複雑さと消費電力の増加が伴います。脚付きロボットは、バイオミミクリーの例として、人間や昆虫などの脚のある動物を模倣することがよくあります。[1] [2]
歩行と支持パターン
脚付きロボット、または歩行機械は、起伏のある地形での移動用に設計されており、バランスを維持するための脚アクチュエータの制御、足の配置を決定するためのセンサー、移動の方向と速度を決定するための計画アルゴリズムが必要です。[3] [4]ロボットの脚が地面と定期的に接触することを歩行器の 歩容と呼びます。
歩行を維持するためには、歩行者の重心を静的または動的に支える必要があります。静的な支えは、重心が地面に接する脚によって形成される支持パターン内にあることを保証することによって提供されます。動的な支えは、重心の軌道を、1本以上の脚からの力によって再配置できるように配置することによって提供されます。[5]
種類
脚付きロボットは、使用する手足の数によって分類することができ、これにより歩行方法が決定されます。脚が多いロボットは安定性が高く、脚が少ないロボットは機動性が向上します。
片足
片足ロボット、またはポゴスティックロボットは、ナビゲーションにホッピング動作を使用します。1980年代にカーネギーメロン大学はバランスを研究するために片足ロボットを開発しました。[6] バークレーのSALTOも別の例です。[7] [8] [9] [10]
二本足
二足歩行ロボットは二足歩行運動をします。そのため、2 つの主な問題に直面します。
- ロボットのバランスを指す安定性制御と
- モーションコントロールは、ロボットの移動能力を指します。
安定性制御は、静止時でも前後方向のバランスを維持しなければならない二足歩行システムでは特に困難です。 [1]一部のロボット、特におもちゃは、大きな足でこの問題を解決し、移動性を抑えながら安定性を高めています。あるいは、より高度なシステムでは、加速度計やジャイロスコープなどのセンサーを使用して、人間のバランスに近い方法で動的フィードバックを提供します。[1]このようなセンサーは、動作制御や歩行にも使用されます。これらのタスクの複雑さは、機械学習に適しています。[2]
単純な二足歩行は、各辺の長さが一歩の長さに一致する転がり多角形で近似できます。歩幅が短くなるにつれて、辺の数が増え、動きは円に近づきます。これは、二足歩行の動きと、歩幅の限界としての車輪の動きを結び付けます。[2]
二足歩行ロボットには以下のものがあります。
四つ足
四足ロボットは四足歩行運動をします。特に移動中は二足歩行ロボットよりも安定性が増します。低速では、四足ロボットは一度に片足しか動かないため、三脚の安定性が確保されます。四足ロボットは二足歩行システムよりも重心が低いという利点もあります。[1]
4 本足ロボットには以下のものがあります。
- TITANシリーズは、1980年代から広瀬・米田研究室で開発されてきた。[1]
- 動的に安定したBigDogは、2005年にボストンダイナミクス、NASAジェット推進研究所、ハーバード大学コンコードフィールドステーションによって開発されました。[12]
- BigDogの後継機、LS3。
- ボストンダイナミクスのスポット
- ANYboticsのANYmalとANYmal X（防爆バージョン） [13]
- MIT の新しいバックフリップミニチーターロボット
- エイリアンゴ[14]ユニツリー・ロボティクス
- スタンフォード・パパー[15]
- オープンダイナミックロボットイニシアチブの8DOFおよび12DOFロボット[16] [17]
- ボットキャット - 動く背骨を持つロボット[18] [19]
- バイオロボティクス研究所のチーターカブロボット[20] [21]
- バイオロボティクス研究所のOncillaロボット（オープンソース）[22] [23]
- ダイナミックロコモーショングループのモルティロボット[24] [25]
- MABロボティクスのハニーバジャー[26]
- xTerra RoboticsのSvan M2 [27]
6本足
六足ロボット（ヘキサポッド）は、二足歩行ロボットや四足歩行ロボットよりもさらに高い安定性を求める欲求から生まれました。最終的なデザインは昆虫の仕組みを模倣することが多く、歩行も昆虫に似たものに分類できます。これには次のものが含まれます。
- ウェーブ歩行: 一対の脚が後ろから前へ「波」を描くように動く、最も遅い歩行。
- 三脚歩行：3本の脚が同時に動く、やや速い歩幅。残りの3本の脚はロボットの安定した三脚となる。[1]
6 本足ロボットには以下のものがあります。
- ドイツのFZI情報科学研究センターで開発中の、生物学に着想を得た6本足のロボット「LAURON 」 。
- Odexは、1980年代にOdetics社が開発した375ポンドの六脚ロボットです。Odexは、各脚を制御するオンボードコンピューターを搭載していることで際立っていました。[6]
- 最も初期の自律型6足ロボットの一つであるチンギスは、1980年代にMITのロドニー・ブルックスによって開発された。[1] [28]
- 現代のおもちゃシリーズ、ヘックスバグ。
8本足
8本足のロボットは、クモや他のクモ類、水中歩行動物からヒントを得たものです。8本足のロボットは、圧倒的な安定性を備えており、初期の脚付きロボットの成功を可能にしました。[1]
8 本足ロボットには次のようなものがあります。
- ダンテは、エレバス山を探索するために設計されたカーネギーメロン大学のプロジェクトです。[1]
- T8Xは、クモの外観と動きを模倣するように設計された市販のロボットです。[29]
ハイブリッド
ロボットの中には、脚と車輪を組み合わせて使用するものもある。これにより、車輪による移動のスピードとエネルギー効率、および脚によるナビゲーションの機動性の両方を機械に与えることができる。ボストンダイナミクスのハンドルは、両足に車輪を備えた二足歩行ロボットである。[30]
参照
参考文献
- ^ abcdefghi Bekey, George A. (2005).自律型ロボット：生物学的インスピレーションから実装と制御までマサチューセッツ州ケンブリッジ：MIT Press. ISBN 978-0-262-02578-2。
- ^ abc Wang, Lingfeng.; Tan, KC; Chew, Chee Meng. (2006).進化型ロボティクス：アルゴリズムから実装まで。ハッケンサック、ニュージャージー：World Scientific Pub. ISBN 978-981-256-870-0。
- ^ SM Song と KJ Waldron、歩く機械：適応型サスペンション車両、MIT プレス、327 ページ
- ^ J. Michael McCarthy (2019 年 3 月)。機構の運動学的統合: プロジェクトベースのアプローチ。MDA プレス。
- ^ MH Raibert, Legged Robots That Balance . ケンブリッジ、マサチューセッツ州：MIT Press、1986年。
- ^ ab ピーター・ブリトン（1984年9月）。「新型歩行機械のエンジニアリング」ポピュラーサイエンス誌第225巻第3号67～69頁。
- ^ Israel, Brett (2016-12-06). 「壁を飛び越えるロボットはこれまでで最も垂直方向に敏捷」Berkeley News . 2017-06-07閲覧。
- ^ Jason Falconer. 「2 段階の「スタッター ジャンプ」により、ジャンプ ロボットの電力消費を削減できる」2012 年。
- ^ Byron Spice. 「BowGo! CMU ロボット研究者が、高いところを目指すポゴスティックを開発」2001 年。
- ^ Liv. 「爆発的なポゴスティックロボットが 25 フィートの障害物を飛び越える」 2011 年 8 月 6 日にWayback Machineにアーカイブ2009
- ^ Subbaraman, Nidhi. 2013. 「『ヒーロー』ヒューマノイド Valkyrie は NASA の最新二足歩行ロボットです。」Wayback Machineに 2018 年 3 月 22 日にアーカイブNBC ニュース。12 月 11 日。
- ^ 「BigDog - 地球上で最も先進的な不整地走行ロボット」。ボストン・ダイナミクス。2017年5月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年6月7日閲覧。
- ^ 「ANYbotics | 産業検査用自律脚ロボット」ANYbotics。
- ^ チェン・ゾンカイ。「unitree」。unitree。
- ^ 「Pupper — スタンフォード大学学生ロボティクス」。スタンフォード大学学生ロボティクス。
- ^ 「Open Dynamic Robot Initiative」. open-dynamic-robot-initiative.github.io。
- ^ Grimminger、F.、Meduri、A.、Khadiv、M.、Viereck、J.、Wüthrich、M.、Naveau、M.、Berenz、V.、Heim、S.、Widmaier、F.、Flayols、T. 、Fiene, J.、Badri-Spröwitz, A.、および Righetti, L. (2020)。脚式移動研究のためのオープントルク制御モジュラーロボットアーキテクチャ。 IEEE Robotics and Automation Letters、5(2)、3650–3657。 https://doi.org/10.1109/LRA.2020.2976639
- ^ 「ボブキャットロボット」。ボブキャットロボット、EPFLバイオロボティクス研究所。
- ^ Khoramshahi, M., Spröwitz, A., Tuleu, A., Ahmadabadi, MN, & Ijspeert, A. (2013). 小型の順応性四足ロボットによるアクティブ脊椎サポートによる跳躍運動の利点。2013 IEEE 国際ロボット工学およびオートメーション会議の議事録、3329--3334。https://doi.org/10.1109/ICRA.2013.6631041
- ^ 「Cheetah-Cub – 柔軟な四足ロボット」。Cheetah -cub、EPFLバイオロボティクス研究所。
- ^ Spröwitz, A., Tuleu, A., Vespignani, M., Ajallooeian, M., Badri, E., & Ijspeert, A. (2013). 動的トロット歩行運動に向けて: 柔軟な四足ロボット Cheetah-cub の設計、制御、実験。International Journal of Robotics Research、32(8)、932–950。https://doi.org/10.1177/0278364913489205
- ^ 「Oncilla四足ロボット」。Oncillaロボット、EPFLバイオロボティクス研究所。
- ^ Spröwitz, AT、Tuleu, A.、Ajallooeian, M.、Vespignani, M.、Möckel, R.、Eckert, P.、D'Haene, M.、Degrave, J.、Nordmann, A.、Schrauwen, B .、Steil、J.、および AJ アイスピアート (2018)。 Oncilla ロボット: 準拠したパンタグラフ脚を備えた多用途のオープンソース四足研究ロボット。ロボット工学と AI のフロンティア、5. https://doi.org/10.3389/frobt.2018.00067
- ^ 「Morti 四足ロボット」。マックス・プランク知能システム研究所、動的移動グループ。
- ^ Ruppert, F., & Badri-Spröwitz, A. (2022). 閉ループ中央パターンジェネレーターにおけるロボットダイナミクスの可塑性マッチングの学習。Nature Machine Intelligence、4(7)、652–660。https://doi.org/10.1038/s42256-022-00505-4
- ^ MAB Robotics. 「MAB Robotics の会社ウェブサイト」
- ^ xTerra Robotics. 「xTerra Robotics インド」。
- ^ Brooks, R. (1989). 「歩くロボット: 慎重に進化したネットワークから生まれる行動」Neural Computation 1(2): 253-262; R. Brooks 著『Cambrian Intelligence: The Early History of the New AI』 (マサチューセッツ州ケンブリッジ: MIT Press)、第 2 章に再掲載。
- ^ Walsh, Michael (2017-02-11). 「巨大ロボットスパイダーが間もなく私たち全員を支配する」Nerdist。 2017-02-15時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017-06-07閲覧。
- ^ Ackerman、Erico Guizzo、Evan (2017-02-27)。「Boston Dynamics が車輪脚型ロボットを公式発表: 「両方の長所を兼ね備えた」」IEEE Spectrum: テクノロジー、エンジニアリング、科学ニュース。2017年 6 月 7 日閲覧。