聖書の時代から、人々は水の上を歩くというアイデアに魅了されてきました。そして今、研究者たちは水の上をジャンプできるロボットを開発しました。
本日サイエンス誌に発表された研究によると、ソウル大学とハーバード大学の研究者らは、「ジーザス・バグ」としても知られるアメンボが水面をジャンプする様子を模倣した昆虫サイズのロボットを製作した。
研究チームは地元の池からアメンボを採取し、実験室のバケツの水上でジャンプする様子をハイスピードカメラで撮影しました。すると、アメンボは単に水面を押し下げるのではなく、表面張力を破壊しないように脚を徐々に加速させていることに気付きました。また、アメンボはジャンプする前に脚を内側に振り込むことで、水面との接触時間を最大化し、押す力を増大させています。
これらの原理を用いて、研究者たちは折り紙に着想を得た全長2センチメートルの超軽量ロボットを開発しました。長さ5センチメートルのワイヤー脚は、本物のアメンボのように先端が湾曲しており、撥水素材でコーティングされています。ノミに着想を得たトルク反転カタパルトと呼ばれるジャンプシステムにより、ロボットは水面からアメンボと同様に最大14.2センチメートルの高さまで打ち上げられます。現時点では、アメンボは一度しかジャンプできず、直立着地もできません。それでも、非常に印象的なロボットです。
「自然を観察することは、ロボットシステムを改善するための良い出発点です。なぜなら、ロボットシステムは何百万年もの進化を通じてすでにその行動を最適化しているからです」と、この研究の共同筆頭著者であるジェスン・コー氏は言う。
コー氏と彼のチームは、水上ジャンプができるロボットの開発に成功させるという単純な挑戦に突き動かされていたが、この設計を基に、水上ジャンプだけでなく、泳ぎ、その他の複雑なタスクを実行できるロボットを開発したいと考えている。将来的には、ストライダーボットは群れを成して河川や海洋の環境監視、被災地での捜索救助、さらには軍事監視に利用される可能性があるとコー氏は語る。しかし、ロボットの重量を水の張力で支えられるように、他の技術も小型化・軽量化する必要がある。
水上でジャンプできる最初のロボットは、2012年に中国のハルビン工業大学のエンジニアによって開発されました。しかし、この小型ストライダーボットとは異なり、以前のロボットは全長が6インチ（約15cm）、重量は約1000倍もあります。また、以前のジャンプロボットは設計も異なります。撥水性ニッケルフォーム製のパドルのような6本の足により、水上でバランスを取りながら浮くことができ、高さ14cm、前方30cmまでジャンプすることができます。
当時の多くの記事ではアメンボに例えられていたが、跳ねる仕組みは表面張力ではなく、足で水を蹴り出すことで水圧を利用して動きを抑えるバジリスクに近い。
コー氏のストライダーボットは、本物のアメンボのように表面張力を利用したジャンプ運動を採用した初めてのロボットです。シンプルな設計のため、比較的低コストで製作可能です。
「私にとっては素晴らしい研究体験でした」とコー氏は言う。「私たちはこの世界で想像できるものは何でも作ることができるのです。」
