このロボットはアリよりも小さく、電気なしで動くことができる

アリは小さくても、集団で行動すると侮れません。『アントマン』を観たことがある人なら分かると思います。

現在、科学者たちは、長さ2mm、幅1.8mm、厚さ0.8mm、重さ5mgという、普通のアリよりも小さいロボットを製作した。

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これはジョージア工科大学のチームが開発した「マイクロ・ブリッスル・ボット」と呼ばれるマイクロロボットです。

ロボットは非常に小さいため、通常の電池では駆動できません。この目的のために、研究チームはロボット用に剛毛のような一連の「足」を設計した。ロボットが特定の周波数の振動を受け取ると、これらの剛毛のような足が動きます。

マイクロブリッスルロボットが上下に動くと、特別に設計された足がこの垂直方向の動きを特定の方向の動きに変換します。

ロボットの足を設計する際には、振動に応じてロボットが特定の方向に移動できるように、足の形状が移動方向に与える影響を考慮しました。

ジョージア工科大学の研究チームが紹介した。

言い換えれば、これらの小さなロボットは電気ではなく、特定の周波数の振動によって駆動されます。これらの振動の発生源は、圧電アクチュエータ、超音波、スピーカーなどであり、すべて研究者が「剛毛」の形状をどのように設計するかによって決まります。

より良い形を見つけるために、論文の筆頭著者であるキム・デギュ氏は何百もの異なるメカニズムのプロトタイプを作成した。現在、このロボットには 4 本足と 6 本足の 2 つのバージョンがあります。

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圧電ブレーキを使用すると、圧電ブレーキは電流を受けて振動し、それによってロボットの動きを駆動します。逆に、圧電ブレーキが振動すると、電流を生成することもできます。

先月サイエンス誌に報告された「ミツバチロボット」の「飛行筋」も圧電アクチュエーターをベースにしている。電流がセラミックストリップを通過すると、セラミックストリップが振動して翼を駆動します。

ビーロボット、写真はWiredより

「剛毛ロボット」では、圧電ブレーキを動力源としてだけでなく振動源としても使用できます。

ロボットを駆動する別の振動波源がある場合、これらの振動波は圧電アクチュエータを駆動して電流を生成することもでき、後者によって生成された電流は「剛毛ロボット」上のセンサーを駆動するための電源にもなります。

ロボット自体の長さはわずか2mmですが、1秒間に自身の長さの4倍の距離を移動することができます。

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現在、研究チームはロボットの2つの欠点を解決しようとしています。1つ目は生産サイクルが長いこと、2つ目はロボットの方向移動を制御する解決策を見つけることです。

製造面では、チームは3Dプリンターを使用してこのマイクロロボットを製造し、TPPと呼ばれる加工技術と組み合わせて、紫外線を使用して特殊な樹脂材料に目的のロボットの形状を「書き込み」、残った不要な部分を洗い流しました。

今では印刷というより手書きに近いです。全体の製造プロセスにはまだ時間がかかるため、一度に数百または数千台のロボットを大量生産する方法を模索しています。

2番目の質問に関しては、研究チームは現在、振動周波数に対する感度がわずかに異なる2つのマイクロロボットを組み合わせようとしています。

完全に制御可能なロボットの開発に成功すれば、さまざまな興味深い可能性が想像できます。

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マイクロブラシロボットの研究チーム

研究チームは、他の研究者らが開発した磁気駆動型マイクロロボットは、集団での制御はできるものの、個々の動作制御に関しては無力であるため、この点が「剛毛ロボット」の利点となるだろうと指摘した。

「剛毛ロボット」の将来について研究チームは、環境センサーとしての活用（電気を必要としないため、長時間待機して周囲の環境を観察できる）や、人体に入り込める医療用ロボットへの発展も検討しているという。

現在、研究チームはこれらのマイクロロボットの可能性を探るために、研究室に「遊び場」を構築しました。

まず、アリの集団行動を学び、それを私たちの小さなロボットに適用します。

これらの小さなロボットは現在、研究室ではうまく動くことができますが、現実の世界に導入されるまでには長い時間がかかるでしょう。

タイトル画像と付随画像はジョージア工科大学から提供されたものです