ハトはどこにでもいるため、都会では「翼を持ったネズミ」というあだ名で呼ばれるほどです。しかし、ハトには少なくとも一つだけ優れた点があります。それは、力強く筋肉質な飛行士であり、建物の間を吹き抜ける突風にも自然に適応しているということです。
そして今、エンジニアたちはハトの羽を飛行ロボットに搭載することで、この種を研究対象にしています。この融合体は、当然のことながら「ピジョンボット」と呼ばれています。
PigeonBotは、従来の飛行機械の実証済みの要素と、進化の実証済みの要素を巧みに融合させています。このプロジェクトの研究者たちは、鳥のように羽ばたく機械を作ろうとしていたわけではありません。それは工学的な観点からするとはるかに難しいでしょう。彼らは、生物学的な要素と機械的な要素を融合させることで、鳥類がどのように飛ぶのかをより深く理解しようとしたのです。
「鳥が翼の形をどうやって変えるのか本当に知りたかったんです」と、スタンフォード大学機械工学科助教授で、サイエンス・ロボティクス誌に掲載された新しい研究の共同研究者であるデビッド・レンティンク氏は言う。
プロペラがピジョンボットを空へと引っ張り、胴体と尾翼は一般的な模型飛行機や民間ジェット機に見られるような構造になっている。もちろん、他のロボットと異なるのは翼で、片側20枚の羽根が付いている。（白いのは、スクワブと呼ばれる食用ハトの羽根から採取されたためだ。）人工翼の羽根を固定するために、エンジニアたちは矯正用のゴムバンドを使用した。
レンティンク氏のチームは、ロボットを制御するために、ピジョンボットに左右一対のモーターを取り付けました。これらのモーターは、人工翼と付属の風切羽を2つの異なる関節で調整できます。研究者たちはリモコンを使って翼を動かし、ロボットを旋回させたり傾けたりすることができます。これは、本物のハトが空中で軌道を制御する方法を模倣したものですが、ロボットの翼には実際の鳥類のような可動関節や自由度が全て備わっているわけではありません。
「鳥は指だけで操縦できることを突き止めました」とレンティンク氏は語る。実際、鳥の翼と人間の腕にはいくつかの基本的な構造上の類似点がある。例えば、翼には上腕骨、橈骨、尺骨がある。そして、それぞれの翼端には指のような構造があり、約30度可動して、微妙な動きで飛行を制御している。
ピジョンボットの開発を通して、レンティンク氏と学生たちは生物材料とロボット工学を組み合わせる際の微妙なニュアンスを学んだ。レンティンク氏によると、振り返ってみると明らかな発見の一つは、ボットでは「個体間で羽を交換することはできない」ということだ。つまり、ピジョンボットは羽がすべて同じ鳥から採取された時に最もよく機能するのだ。
飛行機械に羽毛を組み込むには、独特のメンテナンスも必要です。「羽毛が乱れたら、羽繕いをすればいいんです」と彼は言います。つまり、手で羽毛を整えるということです。これは、鳥が羽毛を自分で羽繕いする方法とは異なります。鳥はくちばしを使って羽毛に油を塗り、羽毛を強化し、防水性を高めます。
このユニークな羽根を持つ機械と実際の飛行機の間には、いくつかの類似点があります。民間航空機や軍用機は、飛行中にある程度、翼の形状を変えます。例えば、ボーイング747のような旅客機のパイロットは、離着陸時にフラップやスラットを展開して揚力を高め、エルロンなどの可動面によって機体のロールや旋回を可能にします。また、アメリカが現在は運航していないF-14トムキャットは、飛行中に前後に位置を変えることができる複雑な機械的翼を備えていました。しかし、どれも、本物の鳥が自然な繊細さで羽ばたき、翼を調整して飛ぶことには比べものになりません。
それでも、レンティンク氏は、ハトや他の鳥から学んだ教訓を生かして、将来の飛行機では変形翼（おそらく翼の各部分が何らかの形で曲がる）を活用できると確信している。
「私たちのロボットのような羽根の生えた飛行機は見かけないでしょう」と彼は言う。「しかし、ロボットには同様の特性を持つスマート素材が使われており、それが工学的制約に適合し、現在の飛行機よりも鳥に近い動きを実現しています。」
