人と共存「やわらかロボット」 しなやかに進化、介護・災害で活用へ

科学

 金属など硬い材料で作られてきたロボットが柔らかく進化している。ゴムのような柔軟な素材を使い、構造や制御の工夫でしなやかに動く「ソフトロボット」が相次いで誕生しており、実社会になじみやすく、介護や災害現場などでの活用が期待されている。(松田麻希)

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 硬さからの転換

 ソフトロボットとは、構造や材料、動きなどに柔らかさを生かしたロボット。東京大の新山龍馬講師によると、2010年頃から認知が広がった新しい学術分野だ。国内外で研究開発が急速に進展しており、背景には、人間が生活する環境でロボットの活用が求められていることがある。

 「人間や農作物を含む生命体を相手にしたり、想定外のことが起こる実世界で使ったりするには、従来のロボットでは限界がある」と、東京工業大の鈴森康一教授は語る。

 ロボット開発はこれまで強さや速さ、精度の高さを追い求めてきた。工場のような画一的な環境で、同じ規格の製品を大量生産することは得意だが、形も大きさも異なるトマトを畑で収穫するのは苦手だ。

 「硬い金属製から柔らかい体に、正確に動くモーターから誤差を吸収するしなやかな動きに、緻密なプログラムから融通が利く知能に」転換する時期に来ていると鈴森教授は指摘する。

 変形して寄り添う

 環境や対象物になじむことができるのがソフトロボットの大きな特徴だ。鈴森教授は、網状の繊維で覆ったゴム製のチューブを空気圧で収縮させる「人工筋肉」を研究している。柔らかく太さが2~5ミリと細いため、人の体に添う。布に織り込んで服のように着られるサポートスーツの開発に取り組んでおり、体が不自由な高齢者や障害者のほか、介護する人の動きも支援しようとしている。

 物をつかむロボットハンドにゴムや布などの材料を使うと対象物の形に合わせて変形するので、形が不規則な物にも対応できる。柔らかい果物や食品など人の手でしか扱えなかった物も任せられる可能性がある。

 東北大の多田隈(ただくま)建二郎准教授らは、柔らかい物だけでなく、とがった物もつかめるロボットハンドを開発。防刃生地の袋でできた半球形状のハンドで、包み込むようにつかむ。がれきを持ったり、破損したバルブを操作したりすることができ、災害現場での活用を目指している。

 当たりが優しく安全なことは災害現場でも求められる。袋状の構造を気体で膨らませて支える「インフレータブルロボット」は、衝突しても人をけがさせたり、がれきを崩したりする危険性が低い。ロボット自体も壊れにくい。

 鈴森教授は全長20メートルの樹脂製の袋にヘリウムを充填(じゅうてん)したアーム状のインフレータブルロボットを開発した。災害現場の調査用で、先端にカメラが付いており、20個の関節は人工筋肉で動く。天井や壁に当たりながら、手探りするような動きで建造物の内部を撮影する。ヘリウムを抜いて巻けば片手で持つことができ、重さもわずか980グラムで運ぶのも容易だ。

 樹脂のような安く軽い材料でロボットができれば、低コストで大量生産できる可能性もある。

 異分野が連携

 東大の中嶋浩平特任准教授は、ソフトロボットの制御に応用しようとタコの運動の仕組みを研究している。

 タコの足は、直前の動きによってゆらゆらと曲がりくねり、後の動きに影響を及ぼす。過去の動きを柔らかい体が記憶しているともいえる。中嶋氏はタコ足型のロボットに曲がりを測定するセンサーを取り付け、足を振ることで複雑な計算をする手法を開発した。このタコ足はロボットの体であり、知能でもあるのだ。

 ソフトロボットは動力源や構造、材料、知能などの境界がはっきりせず、一体となってその能力を発揮する。ロボット開発と縁が薄かった生物や材料などの異分野が連携して取り組む必要がある。「今まで出会わなかった研究者が融合する」(鈴森教授)ことで、ロボットの新境地が開かれつつある。