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スタンフォード大学は、ヤモリに着想を得たロボットハンドを開発し、長年かけて大きく進化させてきた。今年5月には、この「ヤモリグリッパー」の1つのバージョンが国際宇宙ステーションにも送り込まれ、デブリの収集や衛星の修理などの作業を行う能力がテストされた。

米国時間12月15日の「Science Robotics（サイエンス・ロボティクス）」に掲載された論文で、同大学の研究者たちは、この技術の地球向け応用例として、潰れやすい物体を掴むという能力を実証している。

硬いロボットハンドにとって、このような作業は長年の課題であり、柔らかいロボットグリッパーなど、これまで様々なソリューションが生み出されてきた。

今回発表された「FarmHand（農場労働者）」は、人間の手の器用さとヤモリのユニークな把持能力の両方からヒントを得た4本指のグリッパーだ。後者に関して、スタンフォード大学は、その吸着力のある手足の表面では「分子の外側にある電子の位置の微妙な違いから生じる弱い分子間力であるファンデルワールス力という微小なはためきを介して、強い保持力を生み出している」と述べている。

同大学のチームでは、この問題を「エアルームトマト問題」と呼んでいる。一般的なグリッパーは、同じような大きさの硬い物体を次々と拾い上げる反復作業に適しているが、今回のテストで、FarmHandはブドウの房、ゆで卵、バスケットボール、皿などを掴み上げることに成功した。

「ロボットの手が握力把持と精密把持をするのなら、その間にあるすべてのことができるということを示しているわけです」と、「生物模倣と器用なマニピュレーションに関する研究室」の卒業生であるWilson Ruotolo（ウィルソン・ルオトロ）氏は語る。「私たちが取り組みたかったのは、器用さと強さを同時に兼ね備えたマニピュレーター（ロボットハンド）をどうやって作るか、ということです」。

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画像クレジット：Stanford University
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（文：Brian Heater、翻訳：Hirokazu Kusakabe）

北海道大学は11月29日、動物のように体を動かして水中を泳ぐ、大きさが1mm以下という微小な分子ロボットを作り出すことに成功したと発表した。変形を繰り返す、水中を泳ぐという分子ロボットの2つの大きな課題を克服した、世界初の研究成果とのこと。

北海道大学大学院理学研究院の景山義之助教らの研究グループが今回作り出したのは、青色の光をエネルギー源として体を動かし、体の一部をヒレのように使って水中を泳ぐという分子ロボット。化学的に合成した分子「アゾベンゼン」とオレイン酸を混合した結晶からできている。大きさは、縦が数十µm（マイクロメートル）、横が数百µm、高さが1µm（1µmは、0.001mm）。同グループは、2016年、すでに「「屈曲を自ずから繰り返す分子ロボット」を発表している。今回の課題はそれを「泳がせる」ことだった。

分子ロボットのサイズの世界では、人が泳ぐときとはまったく異なる力が作用する。いちばんの要素は水の粘性。人間のように体重を活かして勢いをつけて進むことができない。体を動かして移動できても、元の形に戻すと、位置も元の場所に戻ってしまう。ボートをこぐときに、オールを水中から出さずに前後に動かしているようなものだと研究グループでは表現している。そのため、微小なものは屈伸運動では泳げないというのが定説になっていた。

同グループは、遊泳方向を決める因子、遊泳速度と遊泳距離を決める因子について力学計算を行った。その結果、分子ロボットの上下運動が制約される平面状の狭い空間なら泳げることが示された。今回作られた分子ロボットには、ヒレが前にある「犬かき型」とヒレが後ろにある「バタ足型」の2種類がある。遊泳速度は、秒速10µmほど（1秒間に体長の1/10ほど進む）。速いものでは秒速15µm（時速500mに相当）と、定説を覆す結果となった。

今回の成果は、血管などの狭い空間を移動できる自動運転型分子ロボットの開発につながるほか、小さな生命体の狭い空間での動き方に関する理解が深まる可能性もあるということだ。

カーネギーメロン大学のロボティクス研究所では、2年間にわたって暫定的にポストを担ったSrinivasa Narasimhan（スリニヴァサ・ナラシマン）教授が退任し、この度6人目となるディレクター、Matthew Johnson-Roberson（マシュー・ジョンソン=ロバーソン）氏が着任した。2005年にカーネギーメロン大学コンピュータサイエンス学部を卒業した同氏は、ミシガン大学の海軍建築・海洋工学部および電気工学・コンピュータサイエンス部の准教授を経て同ポジションに就任することとなった。

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ジョンソン=ロバーソン氏はUM Ford Center for Autonomous Vehicles（ミシガン大学自動運転車Fordセンター）の共同ディレクターも務めており、今回はそのオフィスから新しい役職における今後の計画や、ロボット研究の将来像について語ってくれた。

TC：今はミシガンでFord（フォード）関連に取り組んでいる最中なのですか？

MJR：そうですね。数人の生徒とともにロボット関連の研究をして楽しんでいますよ。

TC：そこでの主な取り組みは何でしょうか。

とても多くのことを進めています。Fordのための長期的で既成概念にとらわれない研究です。Argo（アルゴ）のように、できれば半年から3年以内に道路を走れるようになる予定のものを対象に多くの研究を行っています。道路を走れるようになるのが5年から10年先のようなものに対しても長く取り組んでいます。新タイプの奇妙なセンサーから人間の予測や安全性の保証まで、あらゆることに非実際的なアプローチをとることができるのが大学の良いところです。

TC：Fordとミシガン大学がとっているような連携システムは、多くの大学にとっての手本のような存在になるのだと感じます。特にCMU（カーネギーメロン大学）のような大学には、裕福な資金提供者との長い歴史があります。こういったパートナーシップは今後大学研究のモデルになっていくとお考えですか？

これは、過去20年間にわたってロボット工学が通り抜けてきた変革を反映しています。90年代、00年代に開発された技術の多くが成熟して商用製品として展開されるようになり、多くの産業の未来に大きな変化をもたらしています。企業と大学が徐々に関係を持ち始めるようになったというのは、自然な流れだと思います。ピッツバーグという街を見ても、天然資源や鉄鋼を中心とした重工業からの転換が進んでいますが、この転換はさらに加速するでしょう。

関係性を継続し、新しい関係を築いていくことが私の目標の1つです。産業界だけでなく政府や政策など、これからのロボット工学に関連するあらゆることを考慮し、そうした関係を築いて研究所ですでに行われている技術的な仕事の強みを生かしていきたいと思っています。これは私が特に楽しみにしていることです。

TC：ピッツバーグでは地元スタートアップ企業が数多く存在する一方で、Google（グーグル）のような大企業も研究や法廷を学んだ卒業生の近くに進出してきています。このような関係をさらに深めるため、CMUはどう取り組んでいるのでしょうか。

CMUのある教授と共同するためにWaymo（ウェイモ）のオフィスを開設しています。このような関係は、教員とだけでなく学生に対しても見られます。高度な訓練を受けた新しい従業員こそがこういった企業の生命線です。採用活動で優位に立ち、人々が来たいと思うような文化を築くためにできることは、これらの企業にとって大きな利点となります。また、企業が共同研究を行ったり、研究のスポンサーになったりして、新しいプロジェクトを開発したり、入学してくる学生との新しい関係を築いたりしています。大学の最もすばらしい点は、毎年世界で最も賢い人々が新たに入ってきてくれるという点です。

TC：大学という幅広い文脈の中で、これらのスタートアップ企業の成長を支援するというのはあなたのタスクの1つとお考えですか。

そうですね。私自身、スタートアップを立ち上げる機会がありましたし、知識に大きなギャップがあることを知りました。非常に賢く、世界に対して大きな野心を持っている学生が大勢いるため、彼らがそれを実現できるように支援する方法を考えることが私の役割だと思っています。今あなたが強調したのもスタートアップですし、エコシステムという言葉がよく聞かれます。その地域に他のスタートアップ企業があるということもありますが、それに加えて一緒に何かをしたり、何かを作ったりする気の合う仲間を見つけることができるコミュニティがあるということです。

TC：現在ミシガン大学にいらっしゃるので、デトロイトで起きている変革を目の当たりにしていると思います。スタートアップコミュニティの育成という点でデトロイトはピッツバーグほど進んでいないかもしれませんが、そこには多くのチャンスがあります。CMUが惹きつけた人材を維持するために、学校はどういった役割を果たせるでしょうか？

いくつかのことがあります。近年ますます重要だと感じることの1つは、まずチャンスがそこにあることを認識するということです。ロボット産業のスピードと規模は、私たちの誰もが予想できないほどの速さで加速しています。そのために重要なのは、そのことを認め、じっとしていようとしないことです。業界は変化し、ロボットを取り巻くエコシステムが変化し、またこれらの企業を取り巻く規模やスケールも変化しています。これを実現するための方法をともに考えていきたいのです。

TC：ロボット工学は歴史的に最もインクルーシブな分野ではありません。その中でCMUはどのような役割を果たしていけるでしょうか？ CMUのようなところに入学する多くの人は、入学する前からロボット工学に慣れ親しんでいる人たちなのではないでしょうか。

今回私はCMUにいる間に2つのことを残したいと思っています。1つ目は機会を増やし、参加者の幅を広げ、各分野における多様性を高めるということです。そして2つ目はもっと重要なことだと思います。大学は若い人たちの心を形成するのに適した場所です。私がロボット工学に多様性と包括性を持たせるための変革を起こすためには、第一級のロボット研究機関にいるということ以上に効果的な方法はありません。次世代のロボット工学者の誕生の場にいるということなのですから。

TC：あなたはCMUに入学した当初、ロボット工学を専攻していたわけではないので、良い例ですね。

まったくその通りです。さらにもう一歩踏み込むと、CMUに入学したとき私はとても苦労しました。みんなが自分よりも賢いという場所に足を踏み入れたのは初めてのことでした。それこそがあの場所の特別なところだと思います。何があってもロボット工学を辞めることにはなりませんでした。それは当時も今も、あの場所にいる人々のおかげだと私は思います。

TC：最近のロボット工学において最も楽しみにしていることは何ですか？

世界各地で展開されている大規模なロボット工学分野のシステムは、現在まさに変曲点に来ています。いつか、米国や世界のどこにいても、窓の外を見ればロボットが何か役に立つことをしているという状況になって欲しいと思っています。今の世界はそうではありません。工場の現場などに行けばロボットを見ることができますし、もしかしたらロボット掃除機を持っているかもしれませんが、私は窓の外を見るとロボットがいるというレベルにしたいと思っています。

画像クレジット：CMU

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（文：Brian Heater、翻訳：Dragonfly）