1,000台のロボットをどうやって充電するのでしょうか？ すべてを個別に充電するのは大変です。幸いなことに、Kilobotsならもっと簡単な方法があります。この小さなロボットは、直径25セント硬貨ほどの丸い胴体で、上部に金属製のバネと3本の細い金属製の脚が付いています。充電するには、10台ずつ長い充電ラックに押し付けます。それぞれのバネの上部と2本の脚がラックに接触している限り、すべてのロボットが同時に充電されます。「バンパーカーの充電システムのようなものですね」と、長い棒を使ってKilobotsをまとめているマイク・ルーベンシュタイン氏は言います。
ルーベンシュタイン氏はハーバード大学のエンジニアであり、Kilobots（キロは1,000の意味）を開発したチームのメンバーです。ハーバード大学のチームは3年以上前、これらのロボットが協調的な群れの一部となることを想定して、シンプルで安価なロボットの開発に着手しました。彼らは、多数のKilobotsを一度に充電する方法などの課題を検討しました。現在、エンジニアたちはハードウェアを改良し、1,024台のKilobotsに単一のコマンドを送信できるソフトウェアを開発しました。すると、小さなロボットたちは研究者が要求するあらゆる立体形状を形成するために、所定の位置にシャッフルし始めます。
ロボットが一つの形を作るのに12時間もかかると気づくと、ちょっと不気味な感じがします。つまり、ロボットにも限界があるということですね。
ルーベンシュタイン氏と彼のチームの功績を軽視するわけではありません。これほど多くのプログラム可能なロボットを一度に制御できたのは、これが初めてです。「彼らは間違いなく、誰も成し遂げていない最先端技術の頂点に立っています」と、ノースウェスタン大学で協調ロボットを研究するエンジニア、ケビン・リンチ氏はポピュラーサイエンス誌に語っています。これまでの研究では、約100台のロボットが使用されていました。
ハーバード大学の研究は、ロボット工学の注目分野の一つです。基本的に、この分野の研究者は皆、多数のロボットが連携して目標を達成するシステム（「ロボット群」という用語が一般的です）の開発に取り組んでいます。ロボットは、一人の人間が送るわずかなコマンドに反応して目標を達成できる必要があります。その後、ロボット自身の基本アルゴリズムが、大きな仕事を成し遂げるために各ロボットがどのように行動すべきかを個別に指示する必要があります。つまり、最小限の人間の介入でロボットのパワーを最大限に引き出すということです。
リンチ氏は、将来、協調型ロボットシステムが実現できる可能性についてアイデアを提示している。もし人がドローン群に単一のコマンドを送信し、倒壊した建物内で生存者を捜索できたらどうなるだろうか？ドローンは一斉に侵入し、アルゴリズムを用いていつ分散するか、どの部屋を点検するか、どの部屋がすでに点検済みかなどを判断する。
このようなシステムを構築する上での課題は、各ロボットの複雑さに限界があることです。まず、数百、数千台を所有できるほど安価でなければなりません。Kilobotsの部品代は約14ドルです。搭載されているセンサーは、自身と隣接するロボットとの距離を測定する赤外線センサーのみです。そのため、動画でご覧いただけるように、ロボットは常に群れの端を進んでいます。他のロボットとの距離を詰めているのは、離れすぎると視界が遮られ、周囲が見えなくなり、自分の位置を計算できなくなるためです。
しかし、群ロボットは、自らのシンプルな能力で、より洗練された、より大きな効果を生み出すこともできなければなりません。「望ましい機能、例えば特定の方法で群がらせたり、特定の形状を形成させたりしたい場合、そこからどのようにして個々のルールを導き出すのか、というのは興味深い問題です」とルーベンスタイン氏は言います。キロボットのルール、特にロボットのモーター故障などの不具合に関するルールを考案することが、研究の大きな部分を占めていました。
キロボットの12時間にわたる美しいダンスは実用化には程遠いように思えるが、ルーベンスタイン氏によると、必要に応じて特殊な形状に自己組み立てするロボットへの第一歩となる可能性があるという。こうした能力は、特に宇宙でのプロジェクトにおいて興味深い。例えば、エンジニアは大型衛星の部品を打ち上げ、軌道上に放出された後は部品が自動で組み立てられることを期待できる。（イケアの家具を宇宙で実現するのと同じようなものだ。）小型の部品であれば、大型衛星1基を打ち上げるよりも、ロケットで宇宙に打ち上げる方が簡単で安価になる可能性がある。
リンチ氏は、ハーバード大学の研究は、この分野を発展させるための基礎研究だと付け加える。「明日工場で何が起こるのか、あるいはこれでどうやって金儲けできるのか、はっきりとは言えません」と彼は言う。「彼らは重要な新たな疑問を投げかけているのです。」
ルーベンスタイン氏とその同僚は昨日、その研究論文をサイエンス誌に発表した。
