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05年02月17日（木）

Robots toddle along with human efficiency

受動歩行（パッシブ・ウォーキング）は、地球の重力を利用して歩く方法の呼び名です。特に目新しい物ではなく、歩行する生き物は皆この手法を使っています。この記事は、受動歩行をするロボット達が開発されたことを伝えていますが、現在の歩行ロボット達が、全ての動きにモーターを使用している為に非常にエネルギーを多く消費する（アシモは人間の10倍のエネルギーを使う）のに対して、この手法で歩行を行うロボット達は、ほぼ人間と同じレベルのエネルギーしか消費しないそうです。これらのロボットは現在の所前方にしか進めませんし、多能性はありません。けれども、これは人間や動物達の歩行に関してのより多くの洞察を与え、事故等によって歩行の為の補助具を必要とする人々が、より楽に使用できる「義足」を開発する事を助けるかもしれない、と研究者達は語っています。

追記：Natureのサイトにはロボットの写真が有ります。

受動力学は、機械的な三つ子達の優れた能力の鍵です

人間の様な足取りで歩く3台のロボットがそのベールを脱ぎました。それら は、人が散歩のためにそうするのと同じだけの量のエネルギーを要求し、 それ以前に存在した歩行機械達よりもそれらをはるかに効率的にする、 ユニークなシステムを使用しています。

ホンダが製作した「Asimo」のようなロボットは、歩行の為に人間の約10倍 ものエネルギーを使用します。なぜなら、それらの脚の関節は全てがモー ターによって動かされているからです。しかし新しいロボット達は、受動 力学と呼ばれるシステムを使用しています。そのシステムは、ロボット達 のより低い方の脚が、重力のみを使用して各ステップの後の位置へテーク バックすることを可能にするのです。

「これらのロボットは、受動力学を使用する最初の動力供給ロボットです」 、とミシガン大学アンナバー校の機械技師のSteven・Collinsは語っていま す。彼は、今週の「Science」誌に掲載される、3台の機械についてのすべて を記述した研究レポートを共同執筆しています。アンドロイド達は、既に ワシントンで開催されているアメリカ科学振興協会の年次総会で2月17日 に披露されています。

歩く為に作られました

これらのロボット達は、ニューヨーク州・イサカに有るコーネル大学と ケンブリッジに有るマサチューセッツ工科大学、そしてオランダに有る デルフト工科大学の協同チームによって作成されました。

モーターによる動きがより少ない事が、エネルギー効率を高めている秘訣 だ、とコーネル大学の機械技術者である Andy・Ruinaは語っています。「もし設計が悪ければ、モータはエネル ギーを吸収してします。吸収されたエネルギーを減少させるために、モー ターが行う仕事を減少させなければなりません」、と彼は語っています。

その目的のために、Ruinaと同僚達は、ワシントン・Bingenに本拠を置く 、小型のロボット工学的な航空機を開発する会社であるInsituグループ を設立した、航空工学技術者Tad・McGeerの仕事を拡張しました。

McGeerは、重力だけによって動力が供給され、傾斜した走路を下って進む ことができる、受動力学的な歩行機械に関する研究を開拓しました。

細心の注意を払ってグライダーを研究し、単にモータを加えることで 動力供給による飛行を達成したライト兄弟達のものに似た手法で、Ruina と協同研究者達はこれらの「下り坂・ロボット」を研究し、重力の力の 代用として小さなモータを与え、それらが水平面に沿って歩くことを可能 にしました。

移動

コーネルのロボットは、長さ約1メーターの脚を持つ約13キログラムの ものです。けれどもMITの新しく鋳造された「Toddler（よちよち歩きの 幼児）」ロボットの方は、重さがわずか2.74キログラムで、高さも43 センチメートルしかありません。デルフトのロボットは、重さが8キログラム で、高さは1.5メーター有り、これら2つの中間に位置します。

MITのロボットは、歩行する土地の変更に適応することを可能にする学習 プログラムを使用する、最初の歩行機械です。「ごく近い将来に、私達は これらのロボット達が以前には歩いた事の無い土地の上を歩くのを見る 事になるでしょう」、と「Toddler」の設計を率いたRuss・Tedrakeは 語っています。

この歩行機械達の安定した人間のような動作は、受動的な力の影響が人間 の歩行の自然なメカニズムでも重要だ、という事を示唆しています。Ruina は、これらのロボットが動物達の動きに対する洞察を提供するだろう、と 予測しています。それはバイオメカニクスの足の配置とバランスのような 物へと続くものです。さらに、これらの機械達は、歩行の為の補助具を 設計する際に、使用する人々がより少ない努力でそれを使えるようにする 事を支援するかもしれません。

Ruinaは、コーネル大学とデルフト大学のロボット達が、前方へだけ進む 事が可能だという事を指摘しています。ですからこれは、有用な歩行機械 の開発の単なる第一歩に過ぎないのです。「私たちが、これらのロボット 達の万能性を改善する間には、それらを効率的にする為の長い道のりが 有るのです。しかし、それはロボット工学にとっては刺激的な時間です」、 とTedrakeは付け加えています。


参考リンク　：　 Andy Ruina - Research
　　　　　　　　　ここにあるHistory of Passive Dynamics & ToysのMovieは面白いです

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