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昆虫サイズの高機動ドローン、柔らかアクチュエータで産業・農業の狭小空間作業へ

昆虫は飛行において驚くほどアクロバティックでレジリエント(回復力がある)。突風、障害物、不確実性に満ちた空中世界をナビゲートする特性です。研究者たちは、同様の機敏さと強靭さを持つ昆虫サイズのドローンを開発。実世界飛行の物理的試練に耐える新クラスのソフトアクチュエータで駆動されます。将来的には作物受粉や狭い空間での機械点検で人間を支援可能です。

小型ドローンには根本的に異なる構造が必要

通常ドローンは広い開放空間が必要。狭い空間をナビゲートする機敏さも、群衆での衝突に耐える強靭さも不足。大型ドローンはモーター駆動だが、小型化で効率低下。昆虫サイズでは圧電セラミック製の小型剛性アクチュエータが代替でしたが、脆いのが難点。花粉媒介するマルハナバチは1秒に1回程度衝突するため、昆虫模倣ロボットに脆さは致命的。

ソフトアクチュエータでレジリエンス獲得

チームは硬く脆いアクチュエータの代わりにソフトアクチュエータを採用。薄いゴムシリンダーにカーボンナノチューブをコーティング。電圧印加で静電力が発生し、ゴムシリンダーが伸縮。繰り返し伸縮で羽根が秒間約500回振動し、昆虫のようなレジリエンスを実現。飛行中に衝突しても回復可能、空中バク転などアグレッシブなマヌーバも可能。重量0.6グラム(大型マルハナバチ相当)。外観は羽根付き小型カセットテープ風だが、トンボ型新プロトタイプ開発中。

実用化への道筋

ソフトアクチュエータ固有のコンプライアンス(柔軟性)により、障害物に衝突しても飛行が大きく阻害されない。雑多・動的環境での飛行に適し、多くの実用用途に有用。鍵は有線電源からのテザー解除——現在アクチュエータの高動作電圧で有線必須。

想定用途

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