新しいROSEロボットは、どんな物体も傷つけずに掴むことができます

ソフトロボットによる把握と操作は、ロボット工学の分野において依然として非常に活発な研究分野です。 特に農業分野ではロボットハンドによる収穫作業の自動化が進み、作物を傷めずに収穫する有用な手段として注目されています。

そうしたロボットはすでに開発されているが、イチゴや桃などのデリケートな作物を掴む成果は芳しくない。 また、ロボットハンドが普及しない理由の一つは、ロボットが高価なことである。

今回、北陸先端科学技術大学院大学 (JAIST) の研究チームは、これらの問題に対する画期的な解決策を考案しました。 咲くバラにインスピレーションを得て、対象物やその周囲を傷つけることなくあらゆる対象物を掴むことができる、ROSE (ROtation-based-Squeezing grippEr) と呼ばれる革新的なソフトロボットグリッパーを開発しました。

研究者らはROSEロボット用に柔らかい素材を使ったスキンを作成し、簡単な仕組みを提案した。 ROSE のソフト グリップ パーツは円筒形の漏斗またはスリーブの形状をしており、硬い円形のベースに接続されており、そのベースがアクチュエータのシャフトに取り付けられています。 漏斗は、取り上げる物体の上に置き、その表面積のかなりの部分を覆う必要があります。 次に、アクチュエータがベースを回転させ、柔軟なファンネルのスキンが物体の周りをしっかりと包み込みます。 これにより、掴んだオブジェクトを損傷することなく、制御の複雑さが軽減されます。

ROSEロボットハンドは広い接触面積と密閉構造により様々な物体を掴むことができます。 また、少量の軟質材料や樹脂材料を用いて回転部分を3Dプリントで形成することで、低コストで製造することが可能です。

また、ROSE は複雑な制御や感知機構を必要とせずに、さまざまな物体を簡単に拾うことができます。 指のような構造に依存するグリッパーとは異なり、スリーブはより穏やかで均一な圧力を加えます。 これにより、ROSE はイチゴや梨などの壊れやすい農産物や滑りやすい物の取り扱いに適しています。

重量が 200 グラム未満のこのグリッパーは、6812% という優れたペイロード重量比を達成できます。 40万回の試行後も機能を維持し、たとえ袖が破れてもアイテムを持ち上げることができます。

さらに、ROSE にはセンシング機能も付与できます。 研究者らは、円形のベースの上に複数のカメラを配置し、マーカーで覆われた漏斗の内側を指すことでこれを達成しました。マーカーの位置はカメラによって取得され、画像処理アルゴリズムによって分析されます。 この有望なアプローチにより、掴んだ物体のサイズと形状の推定が可能になります。

ROSE は、工場、農場、業務用厨房、倉庫での収穫作業や品物の仕分けなど、さまざまな用途にとって魅力的なオプションとなる可能性があります。

「ROSE グリッパーは、グリッピング用途に革命をもたらし、さまざまな分野で広く受け入れられる大きな可能性を秘めています」と Van Anh Ho 准教授は結論づけています。 「その単純でありながら堅牢で信頼性の高い設計は、近い将来、研究者やメーカーがさまざまなグリップ作業にこれを採用するようになるでしょう。」