小さいサイズのロボット大革命!? 羽ばたいて飛ぶ「Entomopter」の力こぶ

 

「Entomopter」の一種類で、「X-WING」という機体

米George Institute of Technologyでは、羽ばたいて飛ぶ小型ロボット「Entomopter」を英Cambridge大学やNASAらとともに開発している。25センチ位の羽を持つ、虫を模した形状をしており、Reciprocating Chemical Muscle(RCM)と呼ばれる人工筋肉を用いて、羽ばたいて飛翔する機能を持っている。様々な環境下での活動が可能で、軍用のほか、汚染地域の調査などの用途が考えられている。

このロボットの使用目的は、人間の生息できない環境下における大気の調査。核汚染やバイオハザードの発生した地域、または他惑星など、通常の状態では行けない場所などを自律的に飛び回り、調査活動を続行する。どんなに地形が込み入っていても、空中であれば、障害になることはないため、かなり過酷な地域でも使用することができる。基本的には一体で活動するわけではなく、数十体、数百体といった単位のロボットを一斉に放し、広範囲の調査をおこなうことを想定しているようだ。どちらかというと、マイクロマシンのように、互いに協力しながら1つの行動を達成するといったようなロボットだと考えて良いだろう。

このロボットのユニークな点は、推進力が「羽ばたき」から得られるということ。これにより、ジェット推進の飛行機などと比べ、非常にゆっくり進んだり、場合によっては静止したりすることも可能となる。時間のかかる調査や、定点調査をおこなうときにも威力を発揮するというわけだ。内部に通信機器を組み込めば、静止衛星のような電波の中継地点として使用することもできるようになる。

では、この羽ばたきを発生させる基となるのはなにかというと、人工筋肉であるRCM。この機構は、化学物質と反応して伸縮をおこなうという性質を持っており、ある一定の周期で化学物質を噴射させることにより、ロボットに羽ばたかせるような動きを与えている。この動きでロボットの推進力をまかない、さらに、このRCM自体の動きがロボット内部の回路に必要な電力を発生させ、内部基板の制御をおこなうという仕組みだ。

現在は化学物質を噴出させる場所が決まっており、「羽ばたく」動きしかさせられないが、将来的には数カ所に化学物質を噴出させる仕組みを作り、一体のロボットが飛び、走り、泳ぐという、一体で何処にでもいけるロボットを作る構想がある。つまり、1種類の駆動機構に、いくつもの動きがさせられるわけだ。

現在、世界各国で開発が進んでいる様々なロボットの駆動機構は、歯車などによる機械式アクチュエーターや、油圧式駆動機構を用いている。これらは、原則的には1つの仕組みで1つの動きしかおこなえず、これらを複数組み合わせることで、歩行などの複雑な動きを構成している。よって、さらに複雑な動きや、微妙な動きをさせようと思えば、機構もさらに複雑なものが必要となってしまう。

RCMを用いた仕組みでは、化学物質を噴出する量をかえれば、微妙な動きが再現できるし、噴出する場所を変えれば同じ駆動機構でも異なった動きが再現できる。よって、今までの仕組みに比べて、比較的低コストでロボットのシステムを構成できる可能性がある。虫に似ていて、現在は単純な動きしか出来ないとはいっても、なかなか将来性が侮れないロボットなのだ。

「Entomopter」は、将来的にはmm単位の羽虫のような大きさのロボットから、1mを超す大きなものまでラインナップをそろえ、用途に応じて使用していくことになるようだ。特に、NASAが関わっていることもあり、火星探索などにも積極的に使われていく方向であるという。

虫を模したEntomopterに使われる羽の骨格。ABS樹脂で出来ている
火星での探査の予想図。自律的に動き回り、燃料が無くなると自動的に基地に入り、補給をし、情報を置いていく

 

George Institute of Technology
http://www.gatech.edu/



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