2024-10-09 英国・キングス・カレッジ・ロンドン(KCL)
・ KCL が、内蔵のコントロールセンターによるロボットの独立した動作を可能にする流体回路を開発。
・ 電気を使わずにロボットに複雑な指令を送信する方法を今回初めて考案。ハードウェアに指令を送信するソフトウェアから独立したハードウェアシステムを作ることで、大量の演算負荷をハードウェアに移動できるようになる。
・ 空いたスペースに強力な AI 駆動のソフトウェアを配置し、社会的な文脈をより深く意識する、より器用な次世代のスマートロボット実現の可能性が期待できる。
・ また、例えば電子回路を破壊する放射線照射地域での探査や MRI 検査室のような電気に敏感な環境等の、電気駆動型デバイスが機能不可能な状況下でも動作できるロボット開発も可能になる。さらに、安定した電力へのアクセスが不可能な低所得国での使用も期待できる。
・ 現在、すべてのロボットで電気とコンピューターチップが利用されており、ロボットのアルゴリズムの「脳」とソフトウェアがエンコーダーを介してハードウェアに情報を送り、動作を実行している。このことは、硬い電子エンコーダーを使うため、ドアのハンドルの把持等の複雑な動作のためにソフトウェアに負担をかけることから、柔軟な材料でロボットの筋肉のようなデバイスを開発するソフトロボティクス分野では特に問題となる。
・ 本研究では、ロボットのハードウェア内に配置される、調整可能なバルブを備えた再構成可能な流体回路を開発。同バルブが電子回路のトランジスタとして働き、圧力の変化によりバイナリコードを模倣してハードウェアに信号を直接送信する。現在の流体ベースの回路よりも高レベルの制御が可能になる。
・ ロボットは脳と身体の 2 部分に大きく分けられ、AI 搭載の脳では都市交通システムの実行を支援することができるが、多くのロボットが現在でもドアを開けることに難儀している。これは、近年のソフトウェアの急速な進展の一方で、ハードウェアの開発が後れをとっているため。
・ 次には、同流体回路をスケールアップし、発電所監視用のクローラーからソフトエンジン駆動の車輪付きロボット等、より大型のロボットへの統合を予定。本研究は、英国研究技術革新機構(UKRI)と欧州研究会議(ERC) Starting Grant が支援した。
URL: https://www.kcl.ac.uk/news/new-breakthrough-helps-free-up-space-for-robots-to-think-say-scientists
＜NEDO海外技術情報より＞
関連情報
Advanced Science 掲載論文(フルテキスト）
Frequency-Controlled Fluidic Oscillators for Soft Robots
URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202408879
Abstract
Electronic-free controls have recently emerged as one of the main topics in soft robotics. However, electronic-free fluidic circuits still lack controllability and reconfigurability to achieve different functions. Here, reconfigurable pneumatic valves that widen the design space of fluidic circuits are presented. The significance of two parameters on the valve’s operation: a pre-defined manufacturing parameter that sets the initial operational range of the valve, and a second, on-the-fly modifiable geometric parameter that shifts the behavior of the valve during operation is shown. It is demonstrated that equipping the valve with these reconfigurable features enables the tuning of fluidic oscillatory circuits as illustrated by two examples: a frequency-controlled relaxation oscillator and a reconfigurable ring oscillator. The relaxation oscillator is employed to control the actuation frequency of a soft hopper, which is able to achieve 80 to 125 hops min−1 and a hopping speed ranging from ≈1 to ≈1.185 BL s−1. Additionally, the reconfigurable ring oscillator is used to demonstrate how each output frequency can be controlled independently, via a soft robotic crawler that can navigate in three directions, and a volume-controlled fluidic pump able to achieve mixing of solutions in environments where electronic components cannot operate.
