触った感触を頼りに、ゴミを分類するリサイクルロボットが登場。

論文 2019年04月17日

MITは触った感触から、廃棄物の性質を判断し、それに従って分類するリサイクルロボットを開発しました。オブジェクトの材料の違いを区別するためにセンサーのユニークな組み合わせを利用しています。

【参考】Automated Recycling Separation Enabled by Soft Robotic Material Classification

手で触って確かめる。環境に優しいロボット

現在、ゴミを分別するほとんどの施設では、選別プロセスにおいて大量の手作業を必要とします。このプロセスでは、作業者は、高速移動コンベアベルト上で、品目を紙、プラスチック、ガラスなどのカテゴリに分類しなければなりません。特に労働者が通常のゴミを混ぜ物から除去しなければならない作業は、鈍く、汚く、そして危険です。

さらに材料の種類は視覚的な特性ではなく触覚的なものでもあるため、純粋に光学的なオブジェクト分類に頼るだけだは”不正確さ”をもたらします。

MITの研究チームは、これらを念頭に置き、触覚から、紙、金属、またはプラスチックのいずれであるかを検出できるロボットシステムを開発しました。

「RoCycle」と呼ばれるこのロボットは、指先に触覚センサーを使用して物体のサイズと硬さを検出する、柔らかいテフロン製の手でできています。静止時の材料検出で85％、実際の擬似コンベルトで63％の精度で測定できました。廃棄物のサイズと硬さを感知し、金属、プラスチック、紙など、いくつかのパターンに分別していきます。搭載されてる歪みセンサーは物体の大きさを測定し、圧力センサーはその物体を掴むための力を計測します。

RoCycleのしくみ

リサイクル自動化のためのロボットシステムに関する研究は限られていますが、一方で、触覚センシングを用いたソフトロボットグリッパーの研究はここ数年で広範囲にわたっています。接触を決定するためにソフトグリッパー内に歪みと圧力センサーを埋め込むことは、非常にポピュラーになりました。これらのアプローチは、市販のセンサーから液体金属、導電性エラストマー、または流体イオン伝導体などの実験材料まで、広い範囲に対応しています。本提案では、このアプローチを採用しています。

柔軟に対応できるロボットを作り出すために、MITの研究チームは、パンク耐性があり、危険な環境で動作することができ、そして材料によって物体を分類することができる柔らかい触覚感知グリッパーを提案しています。

このグリッパーは、手持ち式のせん断力のある（HSA）アクチュエーターと、柔らかいシリコン圧力センサーと歪みセンサーで構成されています。「オーセティックス」と呼ばれる比較的新しい素材で作られたモーター駆動のハンドを使用されており、引き伸ばしたときの輪ゴムのように、ほとんどの素材は引っ張ると幅が狭くなります。

ロボットハンドがまず内蔵の「歪みセンサー」を使って物体の大きさを推定し、次に2つの圧力センサーを使って物体をつかむために必要な力を測定します。これらの数値と、すでに測定したさまざまなオブジェクトに関する情報に基づいた較正データを利用することで、特定の物体がどんな物質からできているかを把握することが可能です。さらに、触覚センサーは導電性であるため、電気信号を変化させる程度で金属を検出できます。

しかし、まだ目をもたないRoCycle、精度は決して高いとは言えません。次のステップとしては、触覚データとカメラからのビデオデータを組み合わせることができるようにシステムを構築することを計画しているそう。実現すれば、精度をさらに向上させることができ、さまざまな種類の材料をさらに微妙に区別することが可能となりそうです。