スイスのチューリッヒ工科大学の研究チーム、ロボット「ANYmal-D」を開発
スイスのチューリッヒ工科大学（ETH Zurich）の研究チームが、人間を相手にバドミントンをプレイできるAI搭載の4足歩行ロボットを開発したと、米メディア「インタレスティング・エンジニアリング」が27日（現地時間）に報じた。
この研究成果は最近、国際学術誌『サイエンス・ロボティクス』にも掲載された。
「ANYmal-D」という名前のこのロボットは、強化学習ベースの制御システムを用いてシャトルの位置を正確に追跡し、その軌道を予測することができる。こうした予測に基づいてコートを移動し、シャトルを打ち返すことができる。研究チームは、ロボットにステレオカメラを搭載してシャトルを認識させ、さらにロボットアームを取り付けてラケットを振れるよう設計した。
また、研究チームによると、このロボットを人間のプレイヤーと対戦させたところ、最大で10回連続でラリーを続けることができたという。
バドミントンを上手くプレーするためには、俊敏なフットワークと正確な腕の動きが不可欠だ。そのため、人間はバドミントンを頻繁にプレーすることで、知覚能力と運動制御能力の両方が向上する。しかし、コントローラーやハードウェア技術の限界により、4足歩行ロボットにこのような能力を実現させるのは難しかったという。
また、人間の目は動作の安定性やピント調整の面で、市販のロボット用カメラに比べてはるかに優れている。実際、ロボットの視覚システムでは、シャトルコックのように高速で動く物体を追跡するのは困難だった。
このような課題を克服するために、研究チームは、ロボットに事前に入力されたプログラムに従って動作するのではなく、AIによる強化学習を通じて自律的にバドミントンをプレーできるようにした。ロボットのシステムは脚の動きとラケットのスイングを統合し、シャトルをリアルタイムで追跡・予測・打ち返すことが可能になった。さらに、シミュレーションで学習した認識モデルは、動作に伴う視覚的な誤差を考慮し、仮想環境と実世界とのギャップを最小限に抑える工夫が施されている。
この技術により、ロボットはタイミングや距離に応じて歩行を調整し、最大秒速12mで飛んでくるシャトルを打ち返すことができた。また、スイングの前にシャトルを視野に捉えるために、後ろ脚で素早く立ち上がることもでき、バランスと安全性を最優先にして転倒を防いだ。
しかし、ANYmal-Dはスマッシュのような高速かつ攻撃的なショットに対しては比較的苦戦したことが明らかとなっている。研究チームは、このような状況でロボットの成功率が低かったのは、アルゴリズムの性能ではなく、カメラの認識精度やアクチュエータの速度といったハードウェアの限界によるものだと説明している。
また、現在のシステムでは相手のショットからロボットの初動スイングまでに平均0.375秒の遅延があるが、将来的にはより高速なカメラや追加のセンサー技術を導入することで、このタイムを短縮し、より長いラリーや高いパフォーマンスを実現できると研究チームは述べている。
このロボットフレームワークが他のスポーツや分野にも応用できるかについて、研究チームは「このフレームワークは汎用性を持たせて設計されており、知覚と制御の緊密な連携が求められる課題に幅広く応用できる」と語っている。
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