柔軟な素材で作られたロボットは大きな可能性を秘めており、近年、多くの研究開発が行われています。しかし、この分野はまだ発展途上であり、ロボットは通常、硬くて柔軟性に欠けるコンピューターで制御されているという点が一つの障壁となっています。ハーバード大学の研究チームは、こうした硬い電子部品の代替として、柔らかい素材「ゴム製コンピューター」を開発しました。このコンピューターは「デジタルロジック」で動作します。このコンピューターを設計に組み込んだロボットは、完全に柔らかい部品で作られることになります。
ソフトロボティクスは「過去10年間で大きく進歩しました」と、研究の筆頭著者であるダニエル・プレストン氏は述べています。「これまで本当に欠けていたのは、完全にソフトな計算で物体を制御する能力です」と彼は言います。自律型ソフトロボットは、比較的シンプルで耐久性があり、長寿命であること、そしてそのソフトな触感により人間と安全に相互作用できることなど、柔らかいメカノイドの利点のいくつかをさらに発展させることができるでしょう。
完全に柔らかいロボットは既に存在しており、その動きはマイクロフルイディクスと呼ばれるプロセスで、微細なチャネルを流れる加圧液体によって駆動されている。しかしプレストン氏によると、これらのデバイスは一般的に小型で、ほとんどのロボットが移動したり物を掴んだりするのに必要なレベルの空気流量を提供できないという。空気流量が低いと計算速度も低下する。「私たちはデバイスを少し大きめに設計しました」と彼は言う。彼らの技術を用いた高い空気流量により、直径約1ミリメートル（0.03インチ）のチャネルを流れる加圧空気を用いて、ソフトロボットは約1秒で計算を行うことができる。
このコンピューターは他のコンピューターと同じ原理で動作します。つまり、開閉する一連のゲートが情報を経路に沿って転送するのです。この場合、ソフトコンピューターはシリコンチューブと加圧空気で作られています。ゴム内の「ゲート」を通過する空気は、ノートパソコンやスマートフォンのコンピューターチップを通過する電気と同じように機能します。つまり、ゴム内の各段階で入力と出力をトリガーし、それによってロボットの動きを指示するのです。
「これにより、完全に柔らかいデバイスが、完全に柔らかいセンサーや完全に柔らかいボタンなどを介して、環境や人間のユーザーと対話できるようになります」とプレストン氏は言います。
このロボットはスマートフォンほど洗練されているとは言えませんが、それは単にどれだけの計算を、どれだけの速さで行えるかという問題です。プレストン氏によると、ロボットは1秒間に約1回の計算しかできず、将来的にはさらに速度を上げたいと考えているとのことです。ちなみに、スマートフォンは1秒間に数十億回の計算を行っています。しかし、ソフトロボットの利点と、比較的単純なタスクの実行に最適であるという事実から、動画の視聴やTwitterのチェックに必要な処理能力はそれほど必要としません。
現在、チームのロボットには10～20個の論理ゲートが搭載されており、将来の研究では最大100個、あるいは1000個もの論理ゲートを搭載したロボットを設計したいと考えていると彼は言う。これらの追加動作によって、メカノイドはより高度なものになるだろう。各ゲートは、空気の形で次のゲートにメッセージを送信し、動作を指示する。ゲートのネットワークが複雑になるほど、ロボットが実行できるアクションは増える。
完全に柔らかいロボットは人間とより効果的にインタラクションすることができ、プレストンが最も期待しているのはこの点です。結局のところ、人間は非常に柔らかいので、硬い金属やプラスチック製のロボットは人間を傷つけないように注意深く調整する必要があります。柔らかいロボットは、誤って怪我をさせるほどの力を加えることができないため、外科手術を行うのに最適です。
現在、「ソフトロボティクスの分野では、新たな能力の増強や発見が試みられています」と、今回の研究には関わっていないコーネル大学のソフトロボティクス研究者、ロバート・シェパード氏は語る。スマートフォンやコンピューターの基盤となっているような、私たちがよく知っているデジタルロジックを模倣することは、自ら考えるソフトロボットの開発を進める上で理にかなった方法だと彼は言う。
現場でうまくいけば、ハーバード大学の研究者たちのイノベーションは「素晴らしい応用」につながる可能性があるとシェパード氏は語る。ソフトロボットは一般的に、硬い殻を持つロボットよりも製造コストが安く、作業も安全で、動作に必要な計算量も少ないため、製造、共同作業、そして使用が容易になる可能性がある。もしソフトロボットが自ら考えることができれば、捜索救助、実験室環境でのマウスなどの動物の回収や仕分け、さらには製造現場での作業などにも役立つかもしれない。製造現場では、その柔らかい体のおかげで、繊細な人間にとってより良い同僚となるだろう。
