カリフォルニア大学バークレー校同キャンパスのエンジニアらは、花の間を飛ぶマルハナバチのような、ホバリングしたり、方向を変えたり、小さな標的を攻撃したりできる昆虫からヒントを得た新しい飛行ロボットを開発した。直径1センチメートル未満、重量わずか21ミリグラムの世界最小の制御可能な飛行無線ロボットです。

カリフォルニア大学バークレー校の技術者らは、昆虫にヒントを得て、ホバリングし、軌道を変え、さらには小さな標的を攻撃することもできる新しい飛行ロボットを開発した。飛行ロボットは直径1センチメートル未満で、2つの小さな磁石を備えている。外部磁場を加えるとロボットが回転し、ロボットが飛行するのに十分な揚力が生じます。写真提供者: Adam Lau/カリフォルニア大学バークレー校

幅 1 センチメートル未満のマルハナバチをヒントにしたこのロボットは、ホバリングし、方向を変え、小さな標的を攻撃することができます。

カリフォルニア大学バークレー校の機械工学の特別教授であるリン・リーウェイ氏は、「ミツバチは、ナビゲーション、ホバリング、受粉など、同様の規模の人工飛行ロボットでは達成できない並外れた航空能力を実証した。この飛行ロボットは、無線制御を通じて指定された目標に接近して攻撃することができ、ミツバチが蜜を集めて飛び去る受粉メカニズムをシミュレートしている」と述べた。

リン氏は、このロボットに関する新しい論文の主著者であり、3 月 28 日金曜日にオンラインで雑誌 Science Advances に掲載されました。

ロボットが飛行するには、通常、動作を制御するためのバッテリーや電子機器などの電源が必要です。ただし、これらのコンポーネントを小型軽量のデバイスに詰め込むのは大きな課題です。この問題を解決するために、リン氏とカリフォルニア大学バークレー校のチームは外部磁場を使用してロボットに電力を供給し、飛行経路を誘導しました。


カリフォルニア大学バークレー校の技術者らは、昆虫にヒントを得て、ホバリングし、軌道を変え、さらには小さな標的を攻撃することもできる新しい飛行ロボットを開発した。このロボットは、マルハナバチなどの昆虫の飛行行動を模倣するように設計されています。写真提供者: Adam Lau/カリフォルニア大学バークレー校

ロボットは小さなプロペラのような形をしており、2 つの小さな磁石が含まれています。外部磁場の影響下で、これらの磁石は互いに引き付けたり反発したりして、プロペラを回転させ、ロボットを地面から持ち上げるのに十分な揚力を生成します。磁場の強さを調整することで、ロボットの飛行経路を正確に制御できます。

同様の飛行能力を持つ次に大きなロボットは直径2.8センチで、新型飛行ロボットのほぼ3倍の大きさだった。

小規模、大きな可能性

「小型飛行ロボットは、小さな空洞やその他の複雑な環境を探索するのに非常に役立ちます」と、この研究の共同筆頭著者であり、最近カリフォルニア大学バークレー校で工学博士号を取得したファンピン・スイ氏は述べた。 「これは、人工受粉やパイプの内側などの狭いスペースの検査に使用できる可能性があります。」

現時点では、ロボットは受動的にのみ飛行できます。つまり、飛行機やより高度なドローンとは異なり、現在の位置や軌道を検出するためのセンサーが搭載されておらず、リアルタイムで動きを調整することもできません。そのため、ロボットは飛行経路を正確に決定できますが、強風などの環境の突然の変化によって軌道を逸れる可能性があります。


カリフォルニア大学バークレー校の技術者らは、昆虫にヒントを得て、ホバリングし、軌道を変え、さらには小さな標的を攻撃することもできる新しい飛行ロボットを開発した。カリフォルニア大学バークレー校の大学院生ユエ・ウェイ氏（左）と工学部教授のリン・リーウェイ氏はそれぞれロボットを手にしている。写真提供者: Adam Lau/カリフォルニア大学バークレー校

「将来的には、ロボットの姿勢や位置をリアルタイムで変更できるアクティブ制御の追加を試みる予定です」と、この研究の共同筆頭著者でリン・リーウェイ研究室の大学院生であるユエ・ウェイ氏は語った。

ロボットの動作には、電磁場コイルによって提供される強力な磁場も必要です。しかし、ロボットを直径 1 ミリメートル未満 (蚊くらいの大きさ) までさらに縮小すると、電波などの弱い磁場で制御できるほど軽くすることができます。

リン氏のチームは、マルハナバチをヒントにした新しいロボットに加えて、床を素早く移動し、人間に踏まれても生き残ることができるゴキブリをヒントにしたロボットも作成した。 Yue は、アリのように連携して、1 台のロボットだけでは完了できないタスクを完了できる新しい「群れ」ロボットを開発しています。

「私は、這ったり、転がったり、回転したりできる5mmスケールのロボットの開発に取り組んでいます。また、それらが連携して鎖や配列を形成したり、より困難なタスクを完了したりすることもできます」とユエ氏は語った。 「複数のロボットを体内に注入し、それらを連携させてステントを形成したり、血栓を除去したり、その他のタスクを実行したりできるため、低侵襲手術に使用できる可能性があります。」

/ScitechDaily から編集