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RoboBeeが水面から飛び立つ技を手に入れた

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HarvardのWyss研究所が開発する、1ミリメートル幅の飛行ロボットプラットフォームであるRoboBeeは、何年もの間改良されて来た。この小さなロボットの最新機能は、水に飛び込んだあと、奇妙で巧妙な仕掛けを使って自力で浮上し空中に飛び上がり、近くに安全に着陸するというものだ。

空を飛ぶロボットや、(これまでのRoboBeeのように)水中を泳ぐロボットを作ることは可能でも、空中と水中を行き来することは困難な課題だった。このサイズでは、下部に対する水の抵抗は無視できず、離陸が妨げられる可能性がある(なおロボットは、翼が壊れる可能性があるため、水面下ではあまりにも速く羽ばたかないように注意を払っている)。

まずロボットは、一般的に私たちのサイズでは心配する必要のない、表面張力を越えて水面に出る必要がある。このためチームはロボットに4つの小さな「突き出したフロート」を装着した。これらは水面に浮かび上がらせることを助ける。

しかし浮かび上がったとしても、その小さな翼から得られるパワーはとても限られているので、RoboBeeはとても簡単に立ち往生してしまうだろう。どのようにすれば、効率的な羽ばたきを再開できるような自由な場所へ、移動できるだけの上向きの強力な力を、瞬間的にでも得ることができるだろうか?

大学院生であるElizabeth Farrell Helbling、Yufeng Chen、そしてその他のチームメンバーたちが見出した解は、ガスを使用するというものだった。もちろん、極小サイズのロボットに多くのガスを搭載することはできない。それならば途中で作ってしまうというのはどうだろう?

小さな翼に加えて、RoboBeeは水を水素と酸素に分解し、それらを一緒に混ぜて可燃性の混合ガスを作り出すための、電解プレートを搭載している。十分な量のガスが溜まった後、小さなスパークプラグによってガスに点火され、ロボットは空中に飛び上がるのだ!

一旦水から離れれば、翼が役目を引き継ぎ、近くの場所に安全に着陸することが可能だ。

一方、全体の重量は合計175ミリグラムで、これは従来のデザインの2倍の重量である(フロートなどがかなりの重量を追加する)が、それでも信じられないほど小さなものだ。しかし、プラットフォームの再設計によって、潜在的なペイロードが増量されたため、これらの水中対応装備に使用された部分を使って、代わりにセンサーを搭載したり、有線から自由にするためのバッテリーの搭載に使ったりすることも可能だ。

ハーバードのニュースでChenは「重量と表面張力のトレードオフなどを調べる私たちの研究が、複雑な地形を移動し様々なタスクをこなす、未来の多機能マイクロロボットのための刺激になることを望んでいます」と語っている。

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(翻訳:Sako)