新しく開発された昆虫サイズのドローンは衝突に耐性がある

これまでの多くの試みの後、MIT（マサチューセッツ工科大学）の研究者たちは、微小な飛行ロボットに昆虫の敏捷性を実現することに成功しました。ロボット技術の多くの例と同様に、チームは自然にインスピレーションを求めました。昆虫は飛行中の衝突に非常に敏捷で耐性があり、風の突風や障害物などの変化する条件を効率的にナビゲートできます。

ケビン・ユーフェン・チェン教授はこのシステムを構築しました。彼は電気工学およびコンピューター科学部と電子工学研究室のメンバーです。

この研究は、IEEE Transactions on Roboticsというジャーナルに掲載されました。co-authorsには、ジージアン（MITの博士課程の学生）、シイ・シュ（ハーバード大学の博士課程の学生）、パクポン・チラアタナノン（シティー大学香港のロボティクス研究者）が含まれます。

ソフトアクチュエータを搭載した空中ロボット

空中ロボットは、新しいタイプのソフトアクチュエータに依存しており、これにより、実世界の飛行におけるさまざまな物理的な課題を克服できます。チェンによると、これらのロボットは、将来的には、作物の授粉や狭い空間での機械の点検などのタスクで人間に使用される可能性があります。

現在のドローンは、衝突を処理できないため、開けた空間を必要とします。

「現在の多くのドローンを見ると、通常、大きいものが多い」とチェンは述べています。「ほとんどのアプリケーションは、屋外での飛行を伴うものです。質問は、非常に複雑で混雑した空間で動作できる昆虫サイズのロボットを作成できるかどうかです。」

チェンによると、「小型空中ロボットを構築することは非常に困難です。」

https://www.youtube.com/watch?v=50_kK9phHy8

ダウンサイジングモーターの代替

大型ドローンの主な制限は、モーターがダウンサイジングされると効率が低下するため、チェンは代替案が必要であると述べています。

これまでの主な代替案は、圧電セラミック材料で作られた小型で剛性のあるアクチュエータでした。これらの材料は、最初の世代の小型飛行ロボットに責任がありました。しかし、壊れやすいため、ロボットが衝突を耐えるのが難しくなります。

チェンは、より信頼性の高い小型ロボットを開発するために、ソフトアクチュエータに頼りました。硬いものとは異なり、それらは薄いゴムシリンダーで作られ、カーボンナノチューブでコーティングされています。生成された静電気力によって引き起こされる反復的な伸張と収縮のプロセスにより、ドローンの翼は速く羽ばたきます。

新しいアクチュエータは、昆虫と同様に、1秒あたり500回羽ばたくことができます。

「飛行中にそれを叩いても、回復できます」とチェンは述べています。 「また、空中でサマーソルトなどの激しい動作もできます。」

昆虫のようなドローンの重量は0.6グラムで、大きなハチの質量にほぼ相当します。

「昆虫の飛行を学びたい場合は、スケールモデルロボットを構築することが非常に役立ちます」とチェンは述べています。 「いくつかのものを妨害し、それが運動学や流体力の変化にどのように影響するかを見てみます。そうすることで、昆虫がどのように飛ぶかを理解することができます。」

チェンは、これらのロボットが、農業などのさまざまな業界で使用される可能性があると希望しています。潜在的なアプリケーションには、作物管理や捜索救難ミッションが含まれます。

「これらすべてのことは、既存の大型ロボットにとって非常に課題となる可能性があります」とチェンは述べています。