月には未開発の資源があり、最終的には人間が採掘して利用する可能性があります。欧州宇宙機関（ESA）などの機関は、これらの鉱物を特定するために天の隣人を調査する準備を進めています。チューリッヒ工科大学のスイスの科学者チームは、月面を効果的に探索するために、1 台の探査機だけでなく、連携して動作できるさまざまな車両や飛行装置を組み合わせた艦隊を送ることを構想しました。

チームの力は各部の合計よりも大きくなります。スイスの採石場で 3 足ロボットがテストされています。画像出典: ETH Zurich/TakahiroMiki

研究者らは、ETHが開発した脚式ロボット「ANYmal」3台に、将来的には適切な検出装置となる可能性がある一連の測定・分析機器を装備した。彼らは、スイスとルクセンブルクにある欧州宇宙資源イノベーションセンター（ESRIC）のさまざまな地形でロボットをテストした。数カ月前、スイスのチームがドイツの同僚とともにヨーロッパの月面ロボット競技会で優勝した。

この競技では、月面を模した試験場で鉱物を見つけて識別することが求められます。 Science Robotics 誌に掲載された最近の論文では、科学者らがロボットのチームを使用して未知の地形を探索した方法について説明しています。

「複数のロボットを使用することには 2 つの利点があります」とETH のマルコ・ヒッター教授が率いる研究グループの博士課程の学生であるフィリップ・アームは説明します。 「1 台のロボットが専門的なタスクを同時に実行できます。さらに、冗長性のおかげで、ロボットのチームがチームメイトの失敗を補うことができます。この場合、冗長性とは、複数のロボットに重要な測定機器を取り付けることを意味します。言い換えれば、冗長性と専門性は相反する目標です。両方の利点を得るには、適切なバランスを見つける必要があります。」

スイスの技術者は、鉱物や原材料を探索する将来の月探査ミッションに適したロボットを開発している。たとえ 1 台のマシンに障害が発生しても、マシンが引き続き動作できるようにするために、研究者はチームとして作業するようマシンに教えています。出典: チューリッヒ大学/中央情報技術センター - MELS

この問題を解決するために、チューリッヒ工科大学、バーゼル大学、ベルン大学、チューリッヒ大学の研究者らは、2台の脚式ロボットに専門家を装備させた。ロボットのうちの 1 台は、地形のマッピングと地質の分類に特に優れるようにプログラムされていました。レーザー スキャナーと複数のカメラを使用し、その一部はスペクトル分析も実行して、岩石の鉱物組成に関する最初の手がかりを収集します。別の専門ロボットは、ラマン分光計と顕微鏡カメラを使用して岩石を正確に識別する方法を学習しました。

3 番目のロボットは汎用ロボットです。地形の地図作成と岩石の識別の両方ができるため、専門ロボットよりも幅広いタスクを実行できます。ただし、その装置のせいで、これらのタスクを実行する精度は低くなります。 「これにより、どちらかのロボットが失敗した場合でもミッションを完了することが可能になります」とアーム氏は語った。

審査員は、探査システムに冗長性を組み込んで潜在的な障害に対する回復力を高めた ESRIC および ESA Space Resources Challenge コンテストの研究者たちに特に感銘を受けました。報酬として、カールスルーエにある FZI 情報技術研究センターのスイスの科学者とその同僚は、この技術をさらに開発するための 1 年間の研究契約を受け取りました。この研究では、脚付きロボットに加えて、FZI 研究者のこうしたロボットに関する経験を基にして、車輪付きロボットも開発します。

ヒュース教授の研究グループの上級科学者であるヘンドリック・コルベンバッハ氏は、「私たちのANYmalのような足付きロボットは、例えば火山の火口を下るときなど、岩が多く険しい地形で優れています。この状況では車輪付きロボットは不利ですが、それほど困難でない地形ではより速く移動できます。したがって、将来のミッションでは、さまざまな移動モードのロボットを組み合わせることが理にかなっています。飛行ロボットもチームに加わることができます。」と説明しています。

研究者らはロボットの自律性を高めることも計画している。現在、ロボットからのすべてのデータはコントロール センターに流れ、そこでオペレーターが個々のロボットにタスクを割り当てます。将来的には、半自律ロボットが特定のタスクを相互に直接割り当て、オペレーターが制御および介入できるようになる可能性があります。