弾力性のある肉球風の足で、ロボット犬がより遠くまで長く走れる

ソウル科学技術大学のエンジニアたちは、四足歩行ロボット用の多孔質の足を設計しました。この足は地面との衝突のエネルギーを蓄え、次の一歩でそれを戻すことができます。従来のスプリングやショックアブソーバーは、高速歩行時にのみ機能するため効果がなく、低速で移動する点検用ロボット犬には他のエネルギー回収メカニズムが必要でした。提案された足は半球状で、柔軟なポリマーから3Dプリントされており、三重周期最小表面（TPMS）として知られる、繰り返しの細孔と支柱からなる連続的な三次元格子の形をしています。この構造は、低重量、調整可能な剛性、そして蓄えた機械的エネルギーを吸収・放出する能力を兼ね備えています。研究者たちは、単純、ジャイロイド、ダイヤモンドの3つの格子構造をテストし、相対密度60%のダイヤモンド格子が最も優れた性能を示すことを発見しました。それは十分に変形し、多くのエネルギーを蓄え、内部摩擦によるエネルギー損失が比較的少ないものでした。弾性足だけでは不十分でした。不適切な歩行では、蓄えられたエネルギーが散逸したり、ロボットの体が揺れたりして、電気モーターが姿勢を補正する必要が生じるからです。そこでエンジニアたちは、深層強化学習を用いてコントローラを訓練しました。このモデルはTPMS構造の変形と回復を組み込み、報酬関数はアクチュエータの仕事と地面接触時の弾性エネルギーの蓄積・放出が一致する動きを促進しました。このシステムは四足歩行ロボットRBQ-10でテストされ、新しい足を従来の固体半球状の支持部と比較しました。ロボットは全速度範囲で安定性を維持しつつ、毎秒0.4メートルから1メートルの速度で平均バッテリー消費電力を1.4～6.2%削減しました。この開発は、点検、貨物輸送、救助活動で使用され、長時間の自律運用が重要なロボットを対象としています。