ロボットは自動車業界で広く使用されており、ここ数年で物流などの新しい応用領域に参入し始めています。しかし、現在のロボットには依然として多くの制限があります。通常、単一のアクションまたは固定された一連のアクションを実行し、毎回同じ方法で繰り返します。

より高い効率を達成し、新たな可能性を開くために、ロボットは、素早い物理的相互作用、空間理解、変化への素早い適応など、より人間に近いスキルを開発する必要があります。アイントホーフェン工科大学は、TU/e 機械工学科の非線形制御とロボット工学の准教授、アレッサンドロ サッコン氏に話を聞きました。彼は最近、I.AMプロジェクトこれは、高速な物理的インタラクションの進歩に明確に焦点を当てています。

なぜ衝撃認識ロボットは人類にとってそれほど重要なのでしょうか?

安全性や人間工学の観点から、特定の仕事は人間には特に適していません。たとえば、空港で 20 キロの荷物を扱ったり、原子力発電所の危険なエリアで作業したり、災害シナリオに対処したりする場合は、代わりに機械を好むかもしれません。惑星探査のために宇宙に送るさまざまな計画もあります。

ただし、人間と比較すると、ロボットは依然として環境と静的に対話します。つまり、特定の重要なタスクの実行がまだ不可能であるか、実行が遅すぎます。だからこそ、私たちの中では、プロジェクト、私たちは衝撃を認識するロボットの開発を目指しました。つまり、ロボット環境内の重い物体と急速に接触したときに何が起こるかを予測し、反応​​する方法を学ばなければなりません。これらのロボットは、私たちが長年知っている従来のロボットと何が違うのでしょうか?

一般的なロボットは、環境と動的に対話するように設計されていません。

周囲との素早い接触は、一般にいかなる犠牲を払ってでも避けられます。ロボット工学の文献には、衝突回避に焦点を当てた科学論文が非常に多くあります。

I.AM プロジェクトでは、代わりに衝突エクスプロイトをターゲットにしました。私たちは、外乱や認識の不正確さにもかかわらず、この種の動作の信頼性を維持しながら、ロボットがどのようにして重い物体を素早く持ち上げることができるかを検討しました。オブジェクトがロボットの予想よりも重い場合や、ロボットはオブジェクトが特定の位置にあると想定していますが、わずかにずれている (場合によっては数センチメートル単位である場合もあります)。このような不確実性にもかかわらず、どのようにしてこうした動きを堅調なものにするのでしょうか?それは私たちが徹底的に研究してきたことの一つです。

実際的に言えば、あなたのプロジェクトにはどのような主な活動が含まれていましたか?

このプロジェクトでは、質量や摩擦などの基本概念を使用した第一原理物理計算と、ソフトウェア シミュレーションを併用して、数学モデルと現実世界の出来事との間の矛盾を特定しました。シミュレーションでロボットの動作を完全に再現することはできませんが、私たちは改善し、ロボットを制御するためにこれらのアルゴリズムを引き続き使用する方法を理解しました。

これは、さまざまなシナリオでさまざまなオブジェクトと対話するロボットをリアルタイムで測定することで実現しました。これは、理論的なロボット制御アルゴリズムを開発してシミュレーションに実装し、結果を評価し、現実世界の結果と比較するという反復サイクルです。

このプロジェクトから得られた重要な発見をいくつか挙げていただけますか?

私たちは、自然な衝撃力学を尊重する新しい制御アルゴリズムを開発することにより、2 本のアームで重い物体を確実かつ迅速に掴むロボットを作成する方法を発見しました。また、ソフトウェア シミュレーションを使用して、この目的やその他の影響を与えるタスクに使用できる予測を取得する方法も理解しました。

このプロジェクトに取り組んでいる間、複雑な動きと空間認識が私たち人間にとっていかに自然なものであるかをさらに理解しました。私たちは学術研究者彼らは現在、ハードウェア開発、空間認識、計画、特に環境をリアルタイムで理解し、障害が発生した場合に次に何をすべきかを迅速に決定する能力に懸命に取り組んでいます。これは現代のロボット工学における大きな課題の 1 つです。これらのアクションは私たちにとって自然で直感的ですが、それをどのように行うのか、同様の機能を備えたマシンをどのように構築するのかについては完全には理解していません。

このプロジェクトには企業も関わっていたのでしょうか？

はい、たとえば、当社のパートナーの 1 つは、ロジスティック プロセス オートメーションのスペシャリストである VanderLande でした。オランダの有名な大企業で、空港、倉庫、荷物処理などのさまざまな分野で世界中で事業を展開しています。彼らは、多くの実際の使用例と、この分野の現在のボトルネック、いわゆる市場の痛みについての洞察を提供しました。

このコラボレーションの優れた点の 1 つは、TU/e キャンパス内に共有ラボがあり、実践的なテストと緊密な協力が容易になったことです。学生や研究者にも好評でした。私たちは、実際の衝撃実験とソフトウェアでシミュレートされた衝撃実験の間でさまざまな比較を行ったほか、動作制御や計画に使用する新しいモデルの吸引グリッパーを開発しました。

オランダはロボット工学に特化していると思いますか?

ロボット工学に関しては、オランダ全体が確実に大きな進歩を遂げています。この国は、いくつか例を挙げると、医療ロボット工学、ロボット学習、モバイルロボット工学に貢献していることで長年知られています。このプロジェクトとその国際協力を通じて、私たちは衝撃を認識するロボット工学においても大きな進歩を遂げたと思いたいです。

ここから始まったとも言えるこの研究分野は、世界的な注目と認識を集めています。私たちのプロジェクトは、このテーマを最前線に置く上で重要な役割を果たしており、最近の出版物を含め、私たちの研究が好評で認められているのを見てうれしく思います。

プロジェクトは完了しました。あなたにとって将来はどのようなものでしょうか？

私は今後も調査を続け、国や欧州の資金提供など新たな機会を模索していきます。迅速な計画や認識など、今回のプロジェクトで対処できなかった領域に焦点を当てたフォローアップ プロジェクトを検討しています。また、さらなるコラボレーションの機会を模索するために、私は今でも地元企業や国際企業と緊密に連絡を取っています。プロジェクトに参加した多くの学生のうちの何人かは、プロジェクトのパートナーである企業に雇用されており、物事は正しい方向に成長しています。このプロジェクトが生み出した注目度は、挑戦的であると同時に刺激的でもあります。より多くのタスクをやりくりする必要がありますが、将来どうなるか楽しみでもあります。