テンセントの車輪付きロボットは、トップクラスのロボット工学会議であるICRAで、柔軟に障害物を乗り越え、派手な宙返りを披露した。

6月3日、テンセントの車輪付き脚ロボット「オリー」が正式に発表された。柔軟性のある「ローラースケーター」のような動きをし、ジャンプや360度回転などの難しい動きもこなすことができます。

車輪脚型ロボットは近年のロボット研究の最先端分野です。 Ollie は車輪構造と脚機能の両方を備えています。車輪付きの構造は高速かつ効率的に移動します。脚の機能により、Ollie は不均一な地面に適応し、階段を飛び越えるなどの動作を完了することができ、業界をリードするレベルに達しています。

これはTencent Robotics X Labの新しいロボットです。自立型バランス自転車、ロボット犬ジャモカとマックスに続き、オリーは研究室の移動制御技術を蓄積し、動作計画、バランス、安定性の面で飛躍的な進歩を遂げ、研究室のもう一つの大きな革新的成果となった。
ICRA 2021では、テンセントAIラボおよびロボティクスXラボのディレクターである張正友博士が基調講演に招待されました。ロボットモビリティ研究分野におけるRobotics X Labのレイアウトと進捗状況を紹介し、Ollieの技術的詳細を共有しました。

ジャンプや360度回転も簡単にできる

ロボットが複雑な地形に対応するには、ジャンプ能力が不可欠です。身長わずか35センチのオリーは、40センチの段差を飛び越えることができ、垂直ジャンプの高さは最大60センチに達することができます。彼は360度宙返りチャレンジも簡単にこなすことができます。平らな地面にいるとき、Ollie はあらゆる「緊急」状況に耐えられる「タンブラー」のようなものです。

Ollie の機械設計には多くの謎があります。単一の脚は平行機構を採用し、ボディと 5 本のバー構造を形成し、ボディ全体にシンプルな構造、高い動的性能、強力な爆発力という特徴を持たせています。 「しっぽ」のユニークなデザインにより、Ollie は追加の角運動量を獲得し、宙返りなどのよりダイナミックな動きを実現できます。同時に、「尻尾」は第3の脚として機能し、安定性を高め、ロボットアームがより多くのタスクを完了できるようにします。

優れた運動能力と、高ダイナミックで難しい宙返りは、非線形制御技術、全身動力学制御、軌道計画といった、Tencent Robotics X Lab の最新の研究成果に基づいています。

非線形制御技術により、ロボットは優れたバランス能力を発揮します。同研究室が開発した自立型バランス自転車は、これまでも同様の技術を採用しており、静止時と移動時の両方でバランスを保つことができる。

車輪脚ロボットの形状と特性を考慮して、研究室の研究開発チームは非線形制御法を適応的に適用しました。コントローラはモデルの線形化可能な範囲に制限されなくなったため、ロボット Ollie は大きな角度で傾けても優れたバランスと堅牢性を備えています (堅牢とは音声翻訳であり、異常で危険な状況でもシステムが生き残る能力を指します)。

デュアルホイールモードでは、ロボットは地面と接触する点が 2 つだけなので、より高いバランス能力が必要です。 Ollie は、高さを変えて不均一な地面を横切るときや、片足で障害物を横切るときでも完璧なバランスを維持できます。

全身のダイナミクス制御は、オリーに発達した「小脳」を装備するようなものです。最適化手法を用いて各関節のトルクを取得し、全身の姿勢調整を実現します。これにより、より困難な動きを実現できるだけでなく、宙返りや衝突などの突然の大きな衝撃に直面した場合でも、Ollie は「柔らかさで硬さを克服」し、外部からの干渉に抵抗してバランスを維持することができます。

バランスをとる能力に加えて、Ollie には軌道を計画する能力もあります。これらの動作を完了するとき、オリーは「脳」を使って事前に動作の軌道を「考える」必要があります。つまり、自分の形態的および構造的特徴をどのように利用して関節モーターの性能を最大限に引き出し、目標の動作を達成するかを考える必要があります。

Ollie は、ジャンプや宙返りのプロセス全体を、離陸、飛行、着地の 3 つの段階に分解する全身ダイナミクス モデルに基づいています。最適化により、関節モーターの位置、速度、関節トルクの基準値シーケンスを取得し、全体の動作を完了します。

ロボティクスXが再びモビリティを突破、その論文がロボット工学のトップカンファレンスであるICRAに選出される

Tencent Robotics X Lab は、ロボットの 3 つのコア一般技術であるモビリティ、器用な操作、インテリジェント エージェントの研究と応用に重点を置いています。その中でも、移動能力はロボットの最も中核的かつ基本的な能力の一つと考えられています。
研究所のモバイル テクノロジー フレームワークには、機械設計、認識、動作計画と制御、そしてこれら 3 つを統合した完全なシステムの設計と構築という 4 つの主要モジュールが含まれています。これらは、ロボットの胴体、目、脳、およびさまざまな「器官」の調整機能として理解できます。

オリーの優れた「ローラースケート」と「宙返り」の能力は、これらの器官の協調によって生まれます。研究所の蓄積された技術は、機械設計、完全な機械システム、制御ソフトウェアに統合され、反復され、動作計画と制御におけるブレークスルーと革新に重点を置いています。新たに追加された全身ダイナミクス制御とマシン全体のパラメータ識別により、ロボットの動作の精度、柔軟性、コンプライアンスが向上し、研究室のモバイル技術レイアウトが拡張されます。

Ollieの関連研究論文がICRA 2021に掲載されました。この論文では、車輪脚型ロボットバランスコントローラの設計アイデアと実験結果が紹介されています。 ICRA は、IEEE 国際ロボティクスおよびオートメーション会議の正式名称であり、ロボット工学の分野で最も影響力のある国際学術会議の 1 つです。

現在、Ollie はまだ研究開発段階にあります。研究室は、車輪脚型ロボットプラットフォームの機動性をベースに、プラットフォーム上の知覚や荷重などのさまざまな機能モジュールの構築を拡大し、ロボットをより成熟させ、機能を豊かにします。
たとえば、チームは Ollie の積載容量を調査しました。 2輪と3輪を自由に切り替えることができ、ロボットアームにより、車輪の動きでコーヒーカップを安定して持ち上げ、遠くのゲストに渡すことができます。

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今後も、Tencent Robotics X Labはロボット産業のあらゆる側面と分野を探求し続け、人間と機械が共存し、共創し、共に勝利できる未来に向かって進んでいきます。