地面も水面も水中も歩く。ゴキブリが生んだマイクロ・ロボットHAMR


あ、確かにちょっとゴキっぽい。

バッタやコオロギは許せても、「最強なのは知ってる。最強なのは知ってるけどやらないで」と私たちが心の中で祈っていたのがゴキブリをモデルにしたロボットです。

そんな中、世界のハーバード大学がやってくれました。彼らが取り組んできた、走る、登る、曲がる、小さな物を運ぶことができるゴキブリインスパイアのマイクロロボット「HAMR」。それに、泳ぐ虫にインスピレーションを受けた「水面を歩き、水中に潜り、水中を歩く」機能が加わりました。これだけの性能を持っていながらにしてクリップほどの重さしかないのは驚きです。

以下の動画がハーバード大学SEAS(John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)が開発しているHAMRの最新モデルです。水面をパタパタパタ…と足を動かして動く様子は確かにゴキブリを思い出させます。詳細は科学誌Natureで発表されています。

1.65グラムのHAMRが水面を浮いて移動できるのは確かに納得です。これだけ軽量でも自分の体重よりほんの少し軽いだけの1.44グラムまで、荷物を載せて移動できるとのこと。そして何より驚きは水面から水中へと潜り、水底の地面を歩くこともできることです。

HAMRの足にパッドを取り付けることで表面張力を利用して水面をスイスイと浮きながら移動ができる。この仕組みは目で見てもよくわかります。水面に浮いているHAMRは水中に潜る際、エレクトロウェッティングという化学現象を利用します。これは、液滴に電圧をかけると液滴の接触面積が変化するという現象。HAMRの足パッドに高電圧が加えられ、表面との接触角度に変化を起こし、それを助けにしてロボットは水中へと入っていくそうです。なるほど、パッドが水面に対して少しでも斜めになれば、重心を変えることで潜ることが容易になるというわけですね。

水底まで沈んだ後はHAMRは地面を歩くのと同じ要領で歩きます。SEASの大学院生であり論文の共著者であるNeel Doshiさんは「HAMRのサイズが重要なんです」と語っています。「もしこれよりも大きければ水面で浮いていることが難しくなるし、もしもこれよりずっと小さければ、水面を割って沈むのが難しくなるでしょう」とのこと。

しかしまだ未解決なのは、水底から水面、もしくは地上へと上がる際の方法です。前足のパッド部分の摩擦を増やし、トランスミッションを少し硬くすることで、水中から地上へと坂があれば登って脱出できるようになったようです。しかし水中から上手く地上へとつながる坂があるとは限りません。ヤモリのように足の裏に粘着性の構造をつける、ジャンプして水中から飛び出す、といったアイデアを今後は試そうとしているとのこと。こちらのロボット、人間が容易に入れない災害現場などでの探索・レスキューに活用できると期待されています。そのためにも水中から脱出する性能が上がる必要があるわけですね。

大量のゴキブリロボットが災害現場で大活躍。ちょっと想像すると背筋が凍る絵ではありますが、確かにすごく効率が良さそうなのも理解できます。今後の進化に注目です。