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MABELは、ミシガン大学の研究者によって2009年に開発されたロボットで、膝付きの世界最速の二足歩行ロボットとして知られています。MABELは最高3.6 m/s（6.8 mph）の速度に達することができます。[1] [2] [3] [4] MABELという名前は、Michigan Anthropomorphic Biped With Electronic Legsの頭字語です。 [1]作成者には、JW Grizzle、Jonathan Hurst、Hae-Won Park、Koushil Sreenath、Alireza Ramezaniが含まれています。[3] MABELの重量は143ポンド（65キログラム）で、そのほとんどの重量は上半身に集中しています。脚には大きなバネが内蔵されており、膝を形成するようにジョイントされています。ロボットは横方向の安定性を確保するために安全ブームに取り付けられています。[3]
MABELの動機
- 「RABBIT」（フランスの二足歩行ロボット）に似たロボットを作成するが、いくつかの変更を加える。[4]
- 速く走れ、地形に適応でき、エネルギーを効率的に使用できるロボットを作りましょう。[4]
- 効率的なパワートレインと制御フィードバック機構を革新する。[4]
- ミシガン大学工学部のアウトリーチ活動を促進する。[4]
機能とテクノロジー
部品
- スプリング：股関節と膝関節にはそれぞれ2つのモーターに直列に接続されたスプリングが内蔵されています。[3]
- 先端が尖った足：MABELの足の先端は底が尖っているので、足が毎回均一に地面に当たるようになっています。[3]
- 安全ブーム：安定させる役割を果たす大きな金属製のポール。MABELは2Dで動作するため、横方向に不安定で、ブームがなければ横に倒れてしまいます。[3]
- 安全ケーブル：ロボットが落下しないようにMABELの左中央部に取り付けられた細いロープ。これはMABELが不整地テストで初めて落下した後に追加された。[3]
革新的なパワートレイン
MABEL を長期間機能させるために、研究者はパワートレインの効率を最適化する方法に焦点を当てました。RABBIT とは異なり、MABEL は脚ではなく中央部に 4 つのモーターをすべて配置するように設計されています。これにより、脚が軽くなり、機敏になります。次に、MABEL のパワーのほとんどは、衝撃を軽減してエネルギーを蓄える大きなスプリングに蓄えられます。MABEL は差動装置を使用しているため、スプリングはモーターと直接直列に接続するのではなく、ロボットの胴体によって接地できます。これにより、スプリングの圧縮により、質量の中心を押し上げる力がより適切に適用されます。スプリングのもう 1 つの革新的な側面は、スプリングが静止長を超えて伸びず、無向の力を引き起こさないため、「片側」と呼ばれることです。[4]
フィードバック制御アルゴリズム
MABEL が起伏の多い地形で自立したランナーおよびウォーカーとなるために、エンジニアは QNX リアルタイム コンピューティングと DAQ 環境を使用してフィードバック制御を作成しました。[4]フィードバック制御は、センサーからの情報に基づいて、さまざまな入力をシステムに絶えず送り込みます。コントローラーはセンサーを介して出力値を測定し、それらの値を目的の出力と比較します。測定された出力と目的の出力値の差は、「エラー信号」と呼ばれます。この信号は、それに応じてシステムの入力値を変更するために使用されます。[5]このフィードバック制御方法は、ロボットを安定させるために、毎秒何千もの調整を行います。[3]このシステムにより、MABEL は自分自身を修正できるだけでなく、地形の不一致にも反応することができます。[4]
アウトリーチとメディア
MABELロボットは、u/MichiganEngineeringがアップロードしたYouTubeビデオが45万回以上再生されたことで有名になりました。MABELは2011年9月19日のCNNセグメントでも取り上げられ、共同制作者のジェシー・グリズル教授が生放送でインタビューを受けました。[6] 2014年8月まで、MABELはミシガン大学工学部のK-12学生ツアーのアウトリーチに使用されていました。[4] 2014年8月14日、MABELは現在シカゴのフィールド自然史博物館に展示されています。 [7]
将来の応用
CNN とのインタビューで、ジェシー・グリズルは、この種の技術は、消防士が燃えている家には誰もいないと確信しているが監視が必要な消火活動で役立つ可能性があると述べた。インタビューの後半で、彼は革新的な制御フィードバック アルゴリズムが麻痺した人々の支援にも役立つ可能性があるとも付け加えた。彼は、フィードバック アルゴリズムは、筋肉の動きを補助するために人体に取り付ける機械システムである外骨格をうまく設計するために必要になるだろうと述べた。 [6]グリズルは現在、カーネギーメロン大学ロボット研究所のジョナサン・ハーストと協力して、「MARLO」という新しい二足歩行ロボットを作成している。ブームに接続して 2D で歩いたり走ったりする代わりに、MARLO は 3D で動く。3D のロボットとは、安全ブームや安全ケーブルなしで自立するロボットのことである。2013 年のテストでは、MARLO はブームなしで安定して 15 歩を歩いた。[8]
参考文献
- ^ ab 「MABEL の 8 インチのステップダウンは、ロボットにとってはステップアップです」。ミシガン工学 LabLog。ミシガン大学工学部。2014年10 月 30 日閲覧。
- ^ Sreenath, Koushil. 「MABEL での安定的かつ効率的で高速な二足歩行を実現する準拠ハイブリッドゼロダイナミクスコントローラ」CiteSeerX 10.1.1.163.9747。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ abcdefgh June, Catherine (2011年9月23日). 「世界最速の膝付き2足ロボットMABEL」livescience.com . 2014年10月30日閲覧。
- ^ abcdefghi Grizzle, JW (2009). 「MABEL、新しいロボット二足歩行および走行装置」2009 American Control Conference . pp. 2030–2036. doi :10.1109/ACC.2009.5160550. ISBN 978-1-4244-4523-3. S2CID 2926301。
- ^ Doyle, John; Francis, Bruce; Tannenbaum, Allen. 「フィードバック制御理論」(PDF) . control.utoronto.ca . 2014年11月10日閲覧。
- ^ ab 「MABEL the Bipedal Robot」. eecs.umich.edu . 2014年10月30日閲覧。
- ^ Szczepanski, Marcin. 「シカゴフィールド博物館におけるMABELの新たな命」engin.umich.edu . 2014年10月30日閲覧。
- ^ Moore, Nicole (2013年12月3日). 「ミシガン大学で2本足ロボットが屋外を歩く」umich.edu . 2014年10月30日閲覧。
外部リンク
- [1]
- [2]