ブログ

Jul 27, 2023

惑星研究を支援する脚式ロボット

フェイフェイ・チアンは、惑星探査を大幅に支援する可能性のある NASA 助成金の主任研究者です。 (写真/提供: Feifei Qian) 世界中の人々は毎晩、見上げて月を眺めています。

フェイフェイ・チアンは、惑星探査を大幅に支援する可能性のある NASA 助成金の主任研究者です。

(写真/銭フェイフェイ提供)

世界中で毎晩、人々は空を見上げて月を見ます。 夜によっては、それが小さな断片として現れることもあります。 またある夜は満席となり、暗い空を照らします。 この衛星は何でできていますか? 水はありますか？ 動物や植物の生命を維持したことがありますか?

ロボットは、太陽系を彩る月や惑星に関するこれらの質問やその他の質問に答える科学者を長い間支援してきました。 しかし、今日の探査機には通常、車輪が惑星の地形に引っかかり、重要な探査ミッションが中止される可能性があります。

USC ビタビ工学部の WiSE ガビラン助教授であるフェイフェイ チェン氏は、氷の表面、固まった砂、その他の移動が困難な環境をより簡単に滑走できる脚付きロボットを作成するために、NASA の資金提供を受けた 3 年間のプロジェクトを主導しています。惑星体から情報を収集する科学者の能力が大幅に向上します。

この取り組みの包括的な目標は、ロボット技術を惑星科学と認知科学の両方に統合する方法を理解し、ロボット支援による惑星環境探査を改善することです。 基本的に、このプロジェクトは、惑星表面を容易に移動でき、人間の科学者の探査目標を柔軟にサポートできる次世代の高機動ロボットと探査車を作成することを目的としています。

このプロジェクトでは、脚を備えた「生物からインスピレーションを得た」ロボットを採用しています。つまり、その形状は、柔らかい砂のような困難な表面でもうまく移動する動物のユニークな能力をモデルにしています。 最新の「ダイレクトドライブ」アクチュエータ技術を利用することで、これらのロボットは脚から地形（砂の柔らかさ、岩の形状など）を「感じる」ことができます。 この能力により、脚式ロボットは動物と同じ方法で環境と対話し、必要に応じて動きを調整することができます。

主任研究員の銭氏が述べているように、これらのロボットは「動物の見た目を模倣するだけでなく、これらの動物がさまざまな地形で成功する理由を実際に理解できる」ような方法でモデル化されています。

また、脚を使って地形を「感じる」能力により、これらの脚ロボットは移動しながら環境に関する情報を簡単に収集し、この情報に基づいて探索戦略を調整することができます。 追加の科学機器と統合されたこれらのロボットは、惑星の表面を歩き回りながら大量の有用な情報を収集できます。

「我々が探査したい多くの惑星環境については、人間を派遣する前に情報を収集するために探査機やロボットを派遣したいと考えています」とチェン氏は述べています。移動しながら正確な測定を行うのに役立ちます。」

火星探査車やその他のロボットは宇宙への送り出しに成功しましたが、通常は事前にプログラムされたアジェンダに基づいて動作します。つまり、人間の科学者やエンジニアはロボットに先立って、どこに行くか、何をするかについての詳細な指示を入力する必要があります。 」惑星に到着。 その結果、ロボットが予期せぬシナリオに遭遇したり、興味深い測定値を発見したりしても、計画を適応させる能力は限られています。 これにより、ロボットや探査車が新しい環境を効果的に移動する能力が妨げられたり、重要な科学的発見をする機会を逃したりする可能性があります。

Qian 氏の研究プロジェクト LASSIE は、アナログ環境における脚型自律表面科学を意味し、ロボットがさまざまな環境で情報を収集しながら同時により効果的に移動できるようにすることを目指しています。 この情報により、研究者はこれらの惑星がどのようなものであるか、また擾乱にどのように反応するかについてさらに理解できるようになる可能性があります。 人間の科学者がこの情報をどのように解釈し、探査計画を適応させるかを理解することで、LASSIE チームのロボット工学者と認知科学者が協力して、「科学者のように」探査に関する意思決定を開始できるインテリジェントなロボットを作成できるようになります。 共同研究者であるペンシルベニア大学のダグ・ジェロマック教授は、この研究を導く疑問の一つは、「ロボットが意思決定の負担の一部を引き受けるために、ロボットを最も効率的に活用するにはどうすればよいか」であると述べた。