MITの研究者が自己の完成に一歩近づいた

イーライ・カーウィン著

NetflixのディストピアSFシリーズ「ブラック・ミラー」のエピソード「ヘイト・イン・ザ・ネイション」は、それを予言していた。数千匹のロボットミツバチが花から花へと飛び回り、昆虫の個体数の減少を補うために植物に受粉をさせている。 そして、エピソードのロボットは最終的に人間の発明者に敵対し、人工の針を被害者の頭に突き刺して38万7,000人以上を殺害するが、今日の飛行ロボットの完成に取り組んでいるマサチューセッツ工科大学の科学者たちは、おそらくそれについて心配する必要はないと信じているだろう。

まあ、今のところ。

番組ではロボットミツバチに関する不気味な展開にもかかわらず、マサチューセッツ工科大学の研究者らは人工空中生物の完成にまた一歩近づいている。 3月15日に発表された論文の中で、MITの研究者グループは、弾力性のある筋肉のようなアクチュエータと自己修復技術を使用することでミツバチロボットの堅牢性を大幅に向上できることを示した。

「昆虫の飛行を理解するのは信じられないほど難しいです」と、マサチューセッツ工科大学の助教授であり、同研究所のソフト・マイクロ・ロボティクス研究室の所長であり、論文の主著者でもあるケビン・チェン氏は言う。 「昆虫が使用する空気力学的原理は、たとえば飛行機や他の飛行物体とは大きく異なります。 したがって、スケール飛行ロボットを作ろうとすることは、昆虫を理解するためのツールを確実に提供します。」

チェン氏によると、これまで研究は飛行ロボットの飛行制御性と衝突防止をいかに完璧にするかに焦点を当ててきたという。 しかし、ミツバチは常に物にぶつかって飛び続けることができるため、この制御性の重視は自然界とは異なると彼は言います。 実際、研究によると、ミツバチは羽の最大 40% を失っても、空中を羽音を立てて飛び続けることができます。衝突や衝撃を受けても飛行を続ける能力が、ミツバチをこれほど回復力のある飛行体にしているのです。

そこでMITの研究者らはその回復力を模倣し、翼に穴が開いた飛行ロボットを修復して回復する方法を模索した。

大学院生と教授らは、刺し傷や衝突に耐え、ロボットの羽ばたきを続けることができる、誘電エラストマーアクチュエーター（DEA）と呼ばれる一種の柔らかい人工筋肉に注目した。 筋肉のような素材は、電極間に詰められたエラストマーの層から作られています。 電圧がかかると、電極がエラストマーを圧迫し、羽を素早く羽ばたかせます。

「私たちのロボットのユニークな点は、アクチュエーターが柔らかいことです。 それは一種の柔らかい人工筋肉です」とチェン氏は語った。 「そして、ロボットの動作のビデオを見ると、柔らかい人工筋肉が収縮したり伸びたりするのが、筋肉と非常によく似ています。 そして…先週発表された研究の主な貢献は、それらの人工筋肉に同様のレベルの堅牢性を組み込もうとしたことでした。」

次に科学者らは、DEA を使用して 2 種類の堅牢性テストを実行しました。つまり、翼に小さな穴や大きな穴、または損傷を与えた場合です。 エラストマーが軽度の損傷を受けると、翼に電力を供給するために使用される電圧を使用して、ロボットは自己消去と呼ばれるプロセスを実行します。 基本的に、小さな欠陥が発生すると、電圧が燃え尽きて欠陥近くの局所電極が切断され、ロボットの他の部分から絶縁されます。 このため、ロボットの残りの部分は通常どおり機能し続けます。

ロボットに空気が入り込むような大きな穴が開いた大きな損傷を受けた場合、研究者らはレーザーを使用してその欠陥を外科的に除去した。 これにより、より大きな欠陥が分離され、小さな損傷だけが残り、その後、自己除去プロセスによって分離できるようになりました。

「大きなダメージを与えたポイントがある場合、レーザーを使用してそのダメージの周囲をカットします。 とても効果的に…レーザーは大きな傷を取り囲む小さな傷を作り出します。 そして、軽度の損傷は自動的に修復でき、アクチュエータの残りの部分から切り離すことができます」とチェン氏は語った。 「つまり、軽傷が重傷を隔離し、さらに軽傷が自ら孤立するという考えです。これは、重傷を隔離するのと同じことです。」 したがって、ある意味、私たちはレーザーを使用して柔らかい人工筋肉に小さな手術を行うことに例えています。」