工学:鳥にヒントを得た脚がロボットの飛び立ちを助ける
Nature
鳥のような脚を持つロボットRAVENは、飛び立つためにジャンプし、地上を歩き、および障害物を飛び越えることができる。今週のNature に掲載されたこのデザインは、複雑な地形での航空機の展開を可能にするかもしれない。
鳥の後肢には、歩行、ホッピング、跳躍、および飛び立つためのジャンプなど、さまざまな機能がある。これらの能力は、空中ロボットにとって有用であるが、複数の移動モードを備えたシステムを構築することは難しい。なぜなら、システムが機械的に複雑になりすぎたり、重量が増えたりして、うまく飛行できない可能性があるからだ。
Won Dong Shinらは、こうした課題を克服し、鳥のような動きができる四肢を備えたロボット、RAVEN(Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments)を開発した。この四肢は、鳥の多節足の脚の構造ほど複雑ではないが、腰、足首、および足に似た構造を備えている。RAVENは、鳥のように飛び立つためにジャンプすることができ、これは初期の飛行離陸速度に大きく貢献することが示されており、ジャンプせずに離陸するよりもエネルギー効率が良い。また、脚の設計により、歩行、隙間を飛び越える、および障害物に飛び乗るなど、さまざまな歩行様式が可能になる。
さらなる最適化が必要ではあるが、RAVENの脚の設計は、複数の移動モードを使用できるより多用途な機械の設計にインスピレーションを与える可能性があると、著者らは結論づけている。
- Article
- Published: 04 December 2024
Shin, W.D., Phan, HV., Daley, M.A. et al. Fast ground-to-air transition with avian-inspired multifunctional legs. Nature 636, 86–91 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08228-9
RAVEN, a robot with bird-inspired legs can jump into flight, walk on the ground and hop over obstacles. The design, described in Nature this week, could enable the deployment of aircraft in complex terrains.
The hindlimbs of birds have a range of functions, such as walking, hopping, leaping, and jumping take-off into flight. These capabilities could be useful for aerial robots, but building systems with multiple modes of locomotion is challenging as the systems can become too mechanically complex or heavy to fly properly.
Won Dong Shin and colleagues overcome these challenges to develop RAVEN (Robotic Avian-inspired Vehicle for multiple ENvironments), a robot with limbs that can move like those of a bird. The limbs have structures that mimic a hip, ankle and foot, although the design is not as complex as the multisegmented leg anatomy seen in birds. RAVEN can jump into take off, just like a bird, and this is shown to contribute substantially to initial flight take-off speed and is more energy efficient than taking off without a jump. The leg design also enables a range of locomotion gaits such as walking, hopping over a gap, and jumping onto an obstacle.
Although further optimization of the system is needed, the leg design in RAVEN could inspire the design of more versatile machines that can use multiple locomotion modes, the authors conclude.
doi: 10.1038/s41586-024-08228-9
「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。