GREEMA: Proposal and Experimental Verification of Growing Robot by Eating Environmental MAterial for Landslide Disaster

要約

月面や地滑り現場など人間の立ち入りが困難な地域では、人間の作業員に代わる複数の自律移動ロボットシステムが必要とされています。
特に、河道閉塞などの地滑り現場では、ロボットが現場から水や土砂をできるだけ早く取り除くことが求められます。
従来、土木工事の現場には複数の建設機械が配備されてきました。
しかし、従来の建設機械はサイズや重量が大きいため、複数台の建設機械を現場まで移動させるのは難しく、輸送コストと時間が大幅にかかってしまいます。
このような問題を解決するために、本研究では、輸送中は軽量・コンパクトでありながら、現場に到着後は環境物質を食べて機能する、新たな環境物質摂食成長ロボット「グリーマ」を提案する。
グリーマは、水や土砂などの環境物質を積極的に取り込み、構造として利用し、自ら動くことで除去します。
本稿では、2 種類の GREEMA を開発し、実験検証しました。
まず、吸水性ポリマーを用いて受動的に水を体内に取り込み、水泳機能を発現する身体を形成するフィン型水泳ロボットを開発した。
次に、土を食べて体の剛性を高めるアーム型ロボットを製作しました。
これら 2 つの実験の結果を Explicit-Implicit 制御の観点から議論し、GREEMA の設計理論を説明します。

要約(オリジナル)

In areas that are inaccessible to humans, such as the lunar surface and landslide sites, there is a need for multiple autonomous mobile robot systems that can replace human workers. In particular, at landslide sites such as river channel blockages, robots are required to remove water and sediment from the site as soon as possible. Conventionally, several construction machines have been deployed to the site for civil engineering work. However, because of the large size and weight of conventional construction equipment, it is difficult to move multiple units of construction equipment to the site, resulting in significant transportation costs and time. To solve such problems, this study proposes a novel growing robot by eating environmental material called GREEMA, which is lightweight and compact during transportation, but can function by eating on environmental materials once it arrives at the site. GREEMA actively takes in environmental materials such as water and sediment, uses them as its structure, and removes them by moving itself. In this paper, we developed and experimentally verified two types of GREEMAs. First, we developed a fin-type swimming robot that passively takes water into its body using a water-absorbing polymer and forms a body to express its swimming function. Second, we constructed an arm-type robot that eats soil to increase the rigidity of its body. We discuss the results of these two experiments from the viewpoint of Explicit-Implicit control and describe the design theory of GREEMA.

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