[論文レビュー] Applications of Robots for COVID-19 Response

Robin R. Murphy, Vignesh B.M. Gandudi+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 16, 2020

Disaster Response and Management参考文献 1被引用数 40

ひとこと要約

この論文は COVID-19 関連のロボット使用報告262件を整理し、六つの適用カテゴリーで104のロボットモデルにわたる203件の具体的事例を特定し、遠隔操作の優位と自律性のギャップを強調する。

ABSTRACT

This paper reviews 262 reports appearing between March 27 and July 4, 2020, in the press, social media, and scientific literature describing 203 instances of actual use of 104 different models of ground and aerial robots for the COVID19 response. The reports are organized by stakeholders and work domain into a novel taxonomy of six application categories, reflecting major differences in work envelope, adoption strategy, and human-robot interaction constraints. Each application category is further divided into a total of 30 subcategories based on differences in mission. The largest number of reported instances were for public safety (74 out of 203) and clinical care (46), though robots for quality of life (27), continuity of work and education (22), laboratory and supply chain automation (21), and non-clinical care (13) were notable. Ground robots were used more frequently (119) than aerial systems (84), but unlike ground robots, aerial applications appeared to take advantage of existing general purpose platforms that were used for multiple applications and missions. Of the 104 models of robots, 82 were determined to be commercially available or already existed as a prototype, 11 were modifications to existing robots, 11 were built from scratch. Teleoperation dominated the control style (105 instances), with the majority of those applications intentionally providing remote presence and thus not amenable to full autonomy in the future. Automation accounted for 74 instances and taskable agency forms of autonomy, 24. The data suggests areas for further research in autonomy, human-robot interaction, and adaptability.

研究の動機と目的

• COVID-19初期期間（2020年3月–7月）におけるロボットの実使用を文書化し、政策立案者とロボティクス研究者を導く。
• 利害関係者と作業領域別のロボット応用の分類法を開発する。
• モダリティ（地上 vs 空中）、制御スキーム（遠隔操作、自動化、タスク可能な自律性）、および自律レベルを分析する。
• 自律性、人間-ロボット相互作用、適応性に関する今後の研究のギャップと優先事項を特定する。

提案手法

• 企業・報道・ソーシャルメディア・科学文献からの262件の報告の手動内容分析。
• 33カ国にわたる203件のCOVID-19関連ロボット使用の抽出。
• 作業領域と任務に基づく6カテゴリ、30サブカテゴリの分類。
• モダリティ（地上 vs 空中）および制御スキーム（遠隔操作、自動化、タスク可能な自律性）による集計。
• よく用いられたモデルとロボットの商業的入手可能性状況の特定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 COVID-19関連ロボット応用のカテゴリーは、利害関係者と作業領域を横断してどのように現れたか。
• RQ2 パンデミック期間中、地上ロボットと空中ロボットの使用、展開、プラットフォーム成熟度はどう異なるか。
• RQ3 COVID-19ロボット展開で主流となった制御スキームは（遠隔操作、自動化、または半自律的タスク実行機能）か。
• RQ4 自律性と人間-ロボット相互作用における今後の研究が望まれるギャップは何か。
• RQ5 最も頻繁に使用されたロボットモデルはどれで、どの程度商業的に入手可能または改造されたか。

主な発見

• 六つの適用カテゴリーにわたる203件の具体的なロボット展開があった。
• 地上ロボット（119件）は空中ロボット（84件）より多かった。
• 公共の安全（74件）と臨床ケア（46件）が最大のカテゴリーで、他には生活の質、仕事と教育の継続性、ラボ・サプライチェーンの自動化、非病院ケアが含まれる。
• 制御は遠隔操作が主流（105件）で、完全自律よりもリモートプレゼンスを強調したケースが多い。
• 自動化は74件、うち24件はタスク可能な自律形を含む；いくつかのサブカテゴリーは自律と遠隔操作の要素の両方を特徴とする。
• 多様なモデルとプラットフォームが使用され（104モデル；82は商用入手可能または既存のプロトタイプ；11は改造；11はゼロから構築）、DJI Mavic 2 Enterprise、TEMI、MMC が最も一般的なモデルの中にある。
• 空中プラットフォームは多くが汎用的で、任務横断的な再用途を可能にしたのに対し、地上ロボットは任務特化型（例：消毒、投与）となる傾向がある。
• データは、広大な屋外空間や障害物の多い室内でのナビゲーション、物品操作能力、物理的な人間-ロボット相互作用、在庫識別のための堅牢なコンピュータビジョンの進歩の機会を強調している。