MilliMobileは、収穫したエネルギーで無期限に稼働でき、大きさは1ペニー硬貨ほどです。
このロボットは、自身の重量のほぼ3倍の機材を運ぶことができます。
このロボットは屋内と屋外の両方で試験され、非常に暗い環境でも移動できました。
研究者らは、MilliMobileに光、温度、湿度のセンサーとBluetoothを搭載しました。
センサーを搭載した小型の移動ロボットは、ガス漏れの捕捉や倉庫の在庫追跡といった作業を行うことができます。しかし、移動ロボットには多くのエネルギーが必要であり、一般的な電源であるバッテリーは寿命を制限し、環境面の懸念も生じさせます。
研究者らは、さまざまな代替手段を検討してきました。例えば、センサーを昆虫に取り付ける方法、近くに充電マットを置く方法、あるいはレーザーでロボットに電力を供給する方法です。いずれにも欠点があります。昆虫は動き回ってしまいます。充電器は動作範囲を制限します。レーザーは人の目を焼く恐れがあります。
研究者らは今回、MilliMobileを開発しました。これは、1ペニー硬貨ほどの大きさで、重さはレーズン1粒ほどしかない自律走行ロボットです。曇りの日でも、1時間でバス1台分の長さ（30フィート、つまり10メートル）を移動できます。
このロボットは、コンクリートや踏み固められた土などの路面を走行でき、自身の重量のほぼ3倍のカメラやセンサーなどの機材を運ぶことができます。光センサーを使用して、光源に向かって自動的に移動します。
「『間欠コンピューティング』から着想を得ました。これは複雑なプログラムを小さなステップに分割する手法で、非常に限られた電力しかないデバイスでも、エネルギーが利用可能になるにつれて段階的に作業を進めることができます」と、共同筆頭著者でワシントン大学ポール・G・アレン コンピュータサイエンス・工学部の博士課程学生であるKyle Johnson氏は述べています。
「MilliMobileでは、この概念を運動に応用しました。ロボットのサイズと重量を小さくしたため、移動に必要なエネルギーはわずかで済みます。さらに、歩みを進める動物と同様に、このロボットは不連続な増分で動き、小さなエネルギーのパルスを使って車輪を回転させます」
研究チームは、公園、屋内の水耕栽培農場、オフィスなどの環境で、MilliMobileを屋内と屋外の両方で試験しました。非常に暗い状況、例えばキッチンカウンターの下の照明だけで動かす場合でも、ロボットは依然として少しずつ進むことができますが、速度ははるかに遅くなります。
そのような速度であっても継続的に稼働することで、他のセンサーでは微妙なデータの生成が難しい地域に展開するロボット群の新たな可能性が開けます。
ロボットは、搭載されたセンサーと小型のコンピューティングチップを使って自ら操縦し、経路を移動することもできます。これを実証するため、研究チームはロボットに搭載された光センサーを使い、光源に向かって移動するようプログラムしました。
「『モノのインターネット』のセンサーは通常、特定の場所に固定されています」と、共同筆頭著者でアレン学部の博士課程学生であるZachary Englhardt氏は述べています。「私たちの研究は分野の垣根を越え、空間内の複数の地点でデータを採取できるロボットセンサーを生み出すものです。これにより、環境をより詳細に把握することができます。例えば、ロボットが湿度や土壌水分を追跡するスマート農場や、電磁ノイズを探知して機器の故障箇所を見つける工場などが挙げられます」
研究者らは、MilliMobileに光、温度、湿度のセンサーとBluetoothを搭載し、650フィート（200メートル）先までデータを送信できるようにしました。今後は、他のセンサーを追加するとともに、これらのロボット群の間でのデータ共有を改善する計画です。
研究チームは、その研究を、10月2日にスペインのマドリードで開催されるACM MobiCom 2023会議で発表する予定です。
Vicente Arroyos氏はアレン学部の博士課程学生で、本研究の共同筆頭著者です。電気・コンピュータ工学科の学部生としてこの研究を完成させたDennis Yin氏、アレン学部および電気・コンピュータ工学科の教授であるShwetak Patel氏が共著者を務め、アレン学部の助教授であるVikram Iyer氏が本研究の上級著者です。
本研究は、Amazon Research Award、Google Research Scholar award、National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program、National GEM Consortium、Washington NASA Space Grant Consortium、Pastry-Powered T(o)uring Machine Endowed Fellowship、SPEEA ACE fellowship programからの助成を受けました。
