Reconfigurable legged metamachines that run on autonomous modular legs

要約

脚を持つ機械はますます機敏になり、適応力も高まっているが、これまでのところ、脚を持つ動物のような基本的な再構成能力はない。生物学的な対応物とは異なり、脚を持つ機械は過去10年間で、新しいタスクに対応したり怪我から回復したりするために簡単に再構成できない、定型的な四足歩行や二足歩行の構造にほぼ収束してきた。これは、機敏でありながら最小限の1自由度の関節リンクであり、複雑な動的挙動を学習することができ、自由に取り付けてメートル単位の脚式メタマシンを形成することができる。これにより、非構造的な環境を素早くアクロバティックに（非定常的に）移動する、高度にダイナミックなモジュール型エージェントの迅速な修復、再設計、組み換えが可能になる。各モジュールはそれ自体が完全なエージェントであるため、脚式メタマシンは、他の脚式ロボットでは完全に機能しなくなるような深い構造的損傷にも耐えることができる。また、我々は、可能な身体構成の膨大な空間を、効率的に探索できるコンパクトな潜在デザインゲノムに符号化する方法を示し、新規な脚形態の多様性を明らかにする。

要約(オリジナル)

Legged machines are becoming increasingly agile and adaptive but they have so far lacked the basic reconfigurability of legged animals, which have been rearranged and reshaped to fill millions of niches. Unlike their biological counterparts, legged machines have largely converged over the past decade to canonical quadrupedal and bipedal architectures that cannot be easily reconfigured to meet new tasks or recover from injury. Here we introduce autonomous modular legs: agile yet minimal, single-degree-of-freedom jointed links that can learn complex dynamic behaviors and may be freely attached to form legged metamachines at the meter scale. This enables rapid repair, redesign, and recombination of highly-dynamic modular agents that move quickly and acrobatically (non-quasistatically) through unstructured environments. Because each module is itself a complete agent, legged metamachines are able to sustain deep structural damage that would completely disable other legged robots. We also show how to encode the vast space of possible body configurations into a compact latent design genome that can be efficiently explored, revealing a wide diversity of novel legged forms.

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arxiv.jp, DeepL