MIT、植物の成長をヒントに柔軟で頑丈なロボットを開発

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Image courtesy of researchers, edited by MIT News

米マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究チームは、植物が成長して茎を伸ばしていく様子をヒントに、柔軟性と剛性を兼ね備えた“成長するロボット”を開発した。チェーンのような体を使って狭いところをくねくねと進んだり、物を運んだり、ねじを締め付けることもできる。植物と違って収縮も可能だ。研究成果は、「知能ロボットとシステムに関する国際会議(IROS)2019」で発表された。

このロボットは、Harry Asada(浅田春比古)教授の研究室から生まれた。従来のように単に柔らかい素材で作製したロボットでは、グリッパーやカメラのような重い部品を支えることが難しい。

「私たちのソリューションの特徴は、柔らかい材料を使うのではなく、剛性のある材料を上手に使うところにあります」と、Asada教授は説明する。それは急カーブを描いたり、ねじったりできるほど柔軟でありながら、重いものを支えたり、部品にトルクを加えられるほどの剛性も備えたロボットだ。

研究チームは、ギアとモーターを組み合わせたギアボックスと可動性のパーツを作製し、ロボットで“伸びる芽”を表現した。パーツは3Dプリント製のプラスチック素材で、曲がりやすいように自転車のチェーンのようにつながっている。

「作製したロボットは実際の植物とはかなり異なっていますが、概念上はほぼ同じ機能を備えています」と、Asada教授。ロボットは、植物の成長を特徴づける3つの重要な機能要件を満たしている。第1に、ロボットはパーツを成長点まで輸送できる。第2に、ロボットはパーツを剛体構造に変換できる。そして第3に、所望の方向に伸びるように成長点を操作できる。

公開された動画では、ロボットがギアボックスにチェーンを巻き上げるのと同時に、次々とチェーンを繰り出しながら上へ上へと“成長”していく様子が分かる。このチェーンが固定されて剛性を持つと、1ポンド(約450g)程度の物も支えられるようになる。ロボットにグリッパー、カメラ、センサーを取り付ければ、機械の整備や品物のピックアップなどに利用できる。

研究チームは、このロボットの応用例として、飛行機や車のエンジン周りの部品の間を上手にすり抜けて、緩んだねじを締めたり、棚に並べられた品物を乱すことなく、特定の物だけを掴んだりできると考えている。

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Flexible yet sturdy robot is designed to “grow” like a plant

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