水中探査用イカ型ロボットをエンジニアが開発

カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアは、水中探査用のイカ型ロボットを開発しました。このロボットは、水を利用して自己推進が可能で、電気的な課題にも対処しています。例えば、カメラなどのセンサーを搭載することができます。

マイケル・T・トーリーは、この研究の共同著者であり、カリフォルニア大学サンディエゴ校の機械・航空宇宙工学科の教授です。

「基本的に、私たちはイカが高速水泳に使用するすべての重要な特徴を再現しました」とトーリーは述べています。「これは、ジェットのパルスを生成して高速で移動できる最初のロボットです。体の形状を変えることで、泳ぐ効率を向上させることができます。」

この研究は、バイオインスピレーションとバイオミメティクスに掲載されました。

イカ型ロボット

イカにインスパイアされたこのロボットは、軟らかい材料で構成されています。アクリルポリマーなどの軟らかい材料や、3Dプリンティングやレーザーカットで作られたより刚性のある部品が使用されています。軟らかいロボットは、魚やサンゴに対して安全です。ただし、軟らかいロボットには、剛性のあるロボットに比べて、速度や機動性が低いという欠点があります。

研究チームは、ロボティクスとコンピューターシミュレーションの専門家で構成されていました。チームは、イカの高速移動能力に注目しました。イカはジェット推進メカニズムを利用して高速で移動します。

イカからインスパイアを受けたチームは、ロボットを設計しました。ロボットは、体内に水を取り込み、皮膚や柔軟な肋骨に弾性エネルギーを蓄えることができます。ロボットは体を収縮することで、水をジェットのように噴出させ、移動します。

ロボットは、停止しているときに、紙ランタンのような形状をしています。肋骨は柔軟で、スプリングのように機能します。ロボットの両端には、肋骨が接続された円形のプレートがあります。一方のプレートは、水を吸い込み、排出するノズルに接続されています。水を排出するために、ロボットの体が収縮する必要があります。もう一方のプレートは、水に強いカメラなどのセンサーを保持するために使用されます。

https://www.youtube.com/watch?v=v-UMDnSB8k0

ロボットのテスト

イカ型ロボットは、カリフォルニア大学サンディエゴ校の機械・航空宇宙工学科のジェノ・パウラク教授の研究所でテストされました。その後、スクリップス海洋研究所のカリフォルニア大学サンディエゴ校バーチ水族館の水槽でテストされました。

ロボットは、ノズルを調整することで操舵できました。電気的なコンポーネント、例えばバッテリーやカメラの防水化も成功しました。デバイスは、約18〜32センチメートル毎秒の速度で移動しました。これは、約0.5マイル毎時に相当します。速度は、多くの軟らかいロボットよりも速いです。

ケイレブ・クリスチャンソンは、デクサムのシニア・メディカルデバイスエンジニアであり、研究グループのリーダーです。

「ロボットの設計を最適化して研究所の水槽で泳ぐことができた後、ロボットが大きな水族館でサンゴや魚の中を泳ぐことができたのを見て、特に興奮しました。実際のアプリケーションに適していることを実証しました」とクリスチャンソンは述べています。

ノズルのさまざまなモデルをテストした後、チームはロボットの効率を向上させ、機動性と速度を高めることができました。ジェット推進のシミュレーションは、カリフォルニア大学サンディエゴ校の構造工学科の姜強教授と彼のチームによって行われました。