Intelligence and Motion Models of Continuum Robots: an Overview

要約

多くの技術的ソリューションは生物からインスピレーションを得ています。
タコをヒントにしたロボットアームは、低侵襲手術やアクセスが難しい領域の技術システム修復に使用される連続ロボットに属します。
連続ロボットのミッションはその動作に制限されており、ロボットの動作は無線通信を介して人間によって制御されます。
接続が失われた場合には、ロボットの自律性が必要になります。
人工知能アプローチに基づく分散制御および分散意思決定メカニズムは、技術システムの自律性を実現し、その回復力を高めるための有望なソリューションとなり得ます。
ただし、これらの方法はまだ十分に研究されていません。
タコは自然の分散型知能の生きた例ですが、その学習と意思決定のメカニズムもまだ完全には調査され理解されていません。
私たちの主な関心は、複雑なシステムの回復力を向上させるための基礎として分散型人工知能のメカニズムを調査することです。
私たちは、いくつかの基本的な動作を実行できる物理的連続体ロボットのプロトタイプを研究に使用することにしました。
その目的は、技術システムがそれ自体で動作を一連の動作に結合できるようにする方法を研究することです。
実験調査のためには、適切な物理プロトタイプを選択し、その動作制御を実装して自動化する必要があります。
この論文では、98 件の出版物に基づいて、分散型人工知能や連続体ロボットなどのさまざまな研究分野を組み合わせた概要を説明します。
レビューした文献に基づいて、連続体ロボットの基本的な動作制御モデルの詳細な説明を提供し、自律性のさまざまな側面について議論し、連続体ロボットの物理プロトタイプの概要を示します。

要約(オリジナル)

Many technical solutions are bio-inspired. Octopus-inspired robotic arms belong to continuum robots which are used in minimally invasive surgery or for technical system restoration in areas difficult-toaccess. Continuum robot missions are bounded with their motions, whereby the motion of the robots is controlled by humans via wireless communication. In case of a lost connection, robot autonomy is required. Distributed control and distributed decision-making mechanisms based on artificial intelligence approaches can be a promising solution to achieve autonomy of technical systems and to increase their resilience. However these methods are not well investigated yet. Octopuses are the living example of natural distributed intelligence but their learning and decision-making mechanisms are also not fully investigated and understood yet. Our major interest is investigating mechanisms of Distributed Artificial Intelligence as a basis for improving resilience of complex systems. We decided to use a physical continuum robot prototype that is able to perform some basic movements for our research. The idea is to research how a technical system can be empowered to combine movements into sequences of motions by itself. For the experimental investigations a suitable physical prototype has to be selected, its motion control has to be implemented and automated. In this paper, we give an overview combining different fields of research, such as Distributed Artificial Intelligence and continuum robots based on 98 publications. We provide a detailed description of the basic motion control models of continuum robots based on the literature reviewed, discuss different aspects of autonomy and give an overview of physical prototypes of continuum robots.

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