ロープを軽く揺らして性質を見積もるロボット 練習なしで動きを決める

ロープは、ロボットにとって動きの読みにくい相手だ。それなら、使う前に軽く揺らして、どう動くかを見ておけばいい。米カーネギーメロン大学ロボット研究所の研究チームは10月29日、そんな考え方でロープやケーブルを扱う「Wiggle and Go」を発表した。

ロボットはまず、ロープを小刻みに揺らす。その様子を上に置いたカメラで撮り、ロープを伝わる波の動きを画像から追う。動き方から性質を見積もり、それをもとに本番の動きを決める。何度も試しては直す、という練習はしない。

研究所のJeffrey Ichnowski助教は、難しさを「硬い物の自由度は実質6つ。ロープやケーブルだと、実質的に無限になる」と話す。自由度は、物の位置と向きを言い表すのに要る数のことだ。箱なら位置の3つと回転の3つで置かれ方が決まるが、ロープは途中のどこでも曲がり、ねじれ、伸びる。しかも同じように振っても、長さや重さ、硬さが違えば動きが変わる。その違いは、見ただけでは分からない。

練習相手は、コンピューターの中のロープ

研究チームは性質を見積もるモデルを、すべてシミュレーションで学習させた。論文によると、相手はコンピューターの中で作った9,000本のロープだ。もっとも、修士課程で学ぶArthur Jakobsson氏は「シミュレーションの中の物は、現実の物と必ずしも同じには動かない」と話す。そこで本物を最初に揺らしたときの動きから性質を見積もり、予測を現実に近づけた。

研究チームが使いどころとして挙げるのは、やり直しのきかない場面だ。たとえば、水に落ちて危ない状態の人へ、ロボットが救命ロープを投げる。外せば深刻な結果になりかねないので、投げる前にロープの動きを読んでおきたい。

救命ロープまでの距離

では、今どこまでできるのか。論文の実験は、救命の場面と比べるとずっとささやかだ。ロボットアームの先に20cmの棒を付け、長さ45〜65cmのロープをつないだ。ロープの先を狙った点に当てる課題で、ずれは平均3.55cm。別のロープ向けに計算した動きで振ると、15.29cmずれた。

時間もかかる。動きを決める計算には、ロープと課題の組み合わせごとに25〜120分が要る。水に落ちた人を前に待てる長さではなく、論文もこの計算の重さを課題として書いている。

Wiggle and Goは研究段階の技術で、買える製品ではない。日本での提供も発表されていない。11月には、米テキサス州オースティンで開かれるロボット学習の国際会議「CoRL 2026」で、Jakobsson氏が成果を発表する。研究は米国立科学財団（NSF）から一部の助成を受けた。

研究チームは論文で、この手順を船乗りのやり方になぞらえている。大事な一投の前に、短く安全な動きでロープのクセをつかむ。ロボットにも、その一手間が効くようだ。