自律型ロボットが扉を開く

ロボットは多くのことを行うことができますが、ドアを開けて出入り口を通過することはできません。研究者たちは、この問題を3次元デジタルシミュレーションで解決し、まさにそれを実行できる自律型ロボットを構築しています。この単純な独立性の進歩は、オフィスビル、空港、病院を掃除機で掃除するヘルパーロボットにとって大きな飛躍を意味します。

以前は、研究者は部屋全体をスキャンして3Dデジタルモデルを作成し、ロボットがドアを見つけられるようにすることで問題に対処していました。しかし、それはスキャンされる特定の部屋に対してのみ機能する時間のかかるカスタムソリューションです。自律型ロボットを開発してドアを開けるには、いくつかの課題があります。

ドアにはさまざまな色とサイズがあり、ハンドルは少し高くても低くてもかまいません。ロボットは、抵抗を克服するためにドアを開くために使用する力を知る必要があります。ほとんどの公共のドアは自動閉鎖式です。つまり、ロボットがグリップを失った場合は、最初からやり直す必要があります。ロボットからドアが開くと、ドアハンドルを回して前に押すだけで部屋に入ることができます。しかし、ドアがロボットに向かって開くと、特にドアがそれ自体で閉じるための抵抗が組み込まれている場合、作業ははるかに困難になります。

一部のエンジニアは、ノブやドアハンドルをつかむために、ロボットに複数のジョイントを備えたアームを取り付けていますが、これらは非常に高価になる可能性があります。人間の腕の全可動域を模倣する、6つの関節、つまり自由度を備えた単一のロボットアームは、数万ドルの費用がかかる可能性があります。

この問題は、ロボットがドアハンドルに到達するために上下できる単純な電動リフトに付属物を設計することで解決されました。ロボットがドアの周りを回転し、隣の部屋でその任務を遂行している間、ベースの小さなアームがドアを開いたままにします。チームは機械学習を使用しているため、ロボットは、基本的に試行錯誤を通じて、ドアを開ける方法を自分自身に「教える」必要があります。これは最初は時間がかかる可能性がありますが、ロボットはそれが進むにつれてその間違いを修正します。シミュレーションは、ロボットが実際のタスクの準備をするのに役立ちます。

特にCOVID-19のパンデミックでは、部屋を霧や紫外線で消毒するなどの面倒な作業を自動化できるため、サービスロボットがより便利になりました。同様に、最寄りの便利な電気壁コンセントを使用して充電できるロボットは非常に役立ちます。現在の解決策は、ドッキングステーションを設置することです。ロボットの電力が不足すると、ドッキングステーションに戻ります。ただし、ドックに戻る時間が失われ、すべての部屋にドックがあるわけではありません。

新しいロボットは、人間の助けなしに壁のコンセントを識別してプラグを挿入することができます。これは課題の組み合わせです。電気ソケットは非常に小さいので、ロボットは最初にそれを識別する必要があります。人間は、ソケットを見つけてすばやく差し込む器用さを持っています。しかし、ロボットにそれを依頼するのはそれほど簡単ではありません。ロボットが完全に整列していない場合、ロボットは失敗します。ただし、研究者のアルゴリズムにより、ロボットはプラグが近づいたときにプラグを「感じる」柔軟性が高まります。