柔らかさでロボットと人間が隣り合って働けるようになる 柔らかさでロボットと人間が隣り合って働けるようになる

柔らかさでロボットと人間が隣り合って働けるようになる

柔らかさでロボットと人間が隣り合って働けるようになる

今日の産業用ロボットは、塗装、溶接、そして巨大な物体の搬送を休むことなくこなす超人的なパワー、精度、そしてスピードを備えています。しかし、ロボットはそれぞれの特定の作業に合わせてプログラムする必要があります(そして、誤って顔に当たれば、命に関わることもあります)。そのため、工場や倉庫では成功を収めているにもかかわらず、ロボットは私たちの家庭や日常生活から明らかに姿を消したままです。

iRobot AIRarm インフレータブルロボットアーム

人間とロボットのより親和性を高めるため、研究者たちは硬い部品ではなく、柔らかく変形可能な部品を持つ機械の開発に着手しました。こうした柔らかいロボットには2つの利点があります。1つ目は、人間のように柔らかい物体の周りでより安全に動作できること。2つ目は、その柔軟性により、クレジットカード、ドッグフード、コーヒーカップなど、様々な物体と相互作用できる汎用性を備えながらも、途方もないコストがかかることなく動作できることです。タフツ大学のバリー・トリマー氏は、11月に創刊されたこの分野初の専門誌「ソフトロボティクス」の編集長です。「工場では精密さが求められますが、現実世界では、精密さの欠如がむしろ有利に働くのです」と彼は言います。「柔らかい素材を使うと、周囲の環境に自動的に対応できるようになります。」

F. イリエフスキー、ハーバード大学

ロボットにとって、最も単純なタスクでさえ難しいものがある。「掴むことは、ロボット工学における依然として大きな課題の一つです」と、カーネギーメロン大学のソフトマシン研究者、カーメル・マジディ氏は語る。繊細なものを潰さずに掴むための完璧な形状と圧力を生み出すには、通常、高度な知能と感覚フィードバックが必要となる。しかし、ソフトロボットは物体の形状に合わせて変形し、より広い表面積に圧力を加えることができるため、厄介な高圧箇所をなくすことができる。掃除機ルンバを製造するマサチューセッツ州の企業、iRobotは、将来的にはこれまで遭遇したことのないあらゆる種類の物体を拾い上げる可能性のあるソフトロボットをいくつか開発している。例えば、Advanced Inflatable Robot arm(AIRarm)は、先端に柔らかい二又のハサミが付いた布製のチューブで構成されている。内部には、骨のように機能する6つの膨張式バッグと、それらを動かす筋肉のようなケーブルが内蔵されている。何かを掴むために、AIRarmはバッグの位置を調整し、ハサミを物体に合わせて成形する。

空気圧ロボット Ant Roach の動作.mp4

ここ数年、ヒトデに似たロボットが卵と生きたネズミをつかんでいる。
デモンストレーションのため、AIRarmは現在、爆弾処理に使われる履帯式ロボット、iRobot社のPackBotに取り付けられている。PackBotの標準的な金属製アームは重さ21ポンド(約9.4kg)あり、モーターやセンサーが多数搭載されている。AIRarmの重さは0.5ポンド(約1.4kg)なので、バッテリー消費が少なく、柔軟性があり可動部品が少ないため、安価で信頼性も高くなるはずだ。3ポンド(約1.3kg)を持ち上げることができ、重量比強度は標準アームの約9倍だ。また、使用していないときはAIRarmを収縮させてロボットの本体にコンパクトに収納できるため、他の積載物のためのスペースを確保できる。これまでに、このアームはボトルやブリーフケースを運んできた。DARPAから新たな資金を獲得したAIRarmチームは、ジッパーで連結してさまざまな形状のアームを作ることができるモジュラー部品を設計している。また、耐久性を高めるためにケブラー繊維製の外皮を追加することも検討している。

粒状材料の詰まりをベースとした汎用ロボットグリッパー

AIRarmは従来のハードロボットプラットフォーム上で動作するように作られていますが、他の研究者たちは完全にソフトなロボットを開発しています。例えば、ハーバード大学の化学者ジョージ・M・ホワイトサイドスの研究室は、空気で推進する柔らかいシリコン製ロボットをいくつか開発しました。ここ数年では、ヒトデに似たロボットが卵や生きたネズミを掴み、触手ロボットが花を掴むといった成果を上げています。また、四足歩行ロボットは這ったり、障害物をくぐったり、体内の微細な溝に染料を注入して体色を変えたりといった実験も行っています。

ホワイトサイド氏らは、柔らかいロボットの最初の応用分野は、医療補助やリハビリテーションになると考えている。「ロボットを人間と接触させたい、ただしソフトな接触にしたいという状況を想定しています」とホワイトサイド氏は言う。柔らかいロボットは、臓器を丁寧に抱える外科医の補助的な手になるかもしれない。頑丈でありながらも柔軟な外骨格は、障害者が家の中で移動する際に役立つだろう。そして、柔軟な機械は、地形が予測不可能で変化に富んでいる場所での捜索救助に役立つかもしれない。多くの用途において、ロボットの機能を向上させるには、人間に近づけることだ。「ロボットを日常生活にもっと取り入れたいのであれば、もっと有機的なものにする必要があります」とトリマー氏は言う。