Hostage situations, disaster relief and urban conflicts are extremely dangerous particularly when entering buildings where no prior intelligence information may be available. Reconnaissance robots can reduce the danger by providing information of the area before human personnel take action. The platforms will be most practical if they are small enough to be carried and thrown over high obstacles such as walls and buildings.
However, small and light ground reconnaissance robots have a scaling issue with terrain in comparison to larger vehicles. Many obstacles in a large vehicle`s landscape pose little or no problems whereas, some of the same obstacles pose a huge obstacle from the small, lightweight vehicle perspective. The problem can be solved by biological inspiration. This paper describes a pill bug(Armadillidium vulgare)-inspired robot, Pillbot.
A pill bug rolls into a ball when threatened by a predator. The overlapping plates protect the soft underparts and appendages such as the antennae. The robot can protect its body when thrown to the ground by utilizing protect materials and structural design.
The creature also provides effective posture recovery method. Posture recovery is an important issue to be tackled in order to perform reconnaissance when the robot is flipped over. By taking oval shape and double roly-ploy effects like pill bugs` behavior, the robot can easily recover its posture.
Last principle is locomotion of the animal. Pill bugs bend their bodies actively along with the terrain to maintain traction force. This principle can be applied to small reconnaissance robots to overcome rough terrain with head control algorithm.
Simulation and experimental results show that Pillbot is strong enough to protect itself when thrown to the ground and effective to overcome uneven terrain. Furthermore, the robot can easily recover its posture and quickly go down with its unique shape and locomotion as suggested. This will be a good mechanism to be used in military operations for reconnaissance.
시가지 전투에서 정찰이 선행되지 않은 상태로 임무에 투입되는 것은 병사에게 심각한 위험을 초래한다. 정찰로봇은 이러한 상황에서 작전 전에 미리 투입되어 정보를 제공함으로써 위험성을 현저히 줄일 수 있다. 정찰임무의 특성상 로봇은 작고 가벼울수록 휴대성이 좋아지며 적의 눈에 덜 띄기 때문에 임무 활용 가치가 높아진다. 하지만 소형로봇은 대형로봇에 비하여 상대적 지형의 크기가 커지므로 장애물 극복 및 험지 주행성능이 나빠진다.
이러한 딜레마는 공벌레 생체 모방을 통하여 해결가능하다. 공벌레는 외부로부터 자극을 받거나 생명의 위협을 느낄 경우 몸을 둥글게 말아서 내부를 보호하는 습성이 있다. 이러한 메커니즘을 로봇에 적용할 경우 높은 수직 장애물극복이 가능해진다.
또한 공벌레는 간단하고 뛰어난 자세복귀 방법을 지니고 있다. 야지 구동로봇에서 로봇이 전복 될 경우 임무자세로 복귀하는 능력이 중요한 이슈이다.
공벌레는 오뚝이 효과를 이용하여 효과적으로 자세를 복귀하는데 이러한 특징은 정찰로봇에 적용되어 임무 수행 능력을 높일 수 있다. 공벌레는 크기에 비하여 험지 주행 능력이 탁월하다.
공벌레는 지면의 곡률에 따라서 머리를 위 아래로 움직이면서 험지주행을 하는데 이러한 방식은 소형로봇에게 적용되어 효과적인 험지극복이 가능하게 한다. 본 논문에서는 앞에서 제시된 공벌레의 생물학적 특징을 추출하여 단순화 시킨 후, 로봇(Pillbot) 제작에 적용하였다.
시뮬레이션과 실험 결과, Pillbot은 충격흡수와, 명료한 자세복귀, 험지에서의 효과적인 지형극복을 보여주었다. 이 로봇은 향후 정찰활동에 좋은 메커니즘으로 활용될 것으로 기대된다.
