この鳥のようなロボットはスラスターを使って二足歩行する

私たち人間は、鳥がまるで楽々と空を飛べるかのように、そして公園で老人から際限なくパンを搾り取る能力を羨ましく思います。しかし、空を舞いながら二足歩行でパンくずを追いかける鳥と、その中間の中間地点があるのです。私たちはそれを見落としがちです。鳥は一種のハイブリッドなのです。困難な地形を歩くために、鳥は羽ばたきでバランスを保つことができますが、私たち人間は自分でつまずいてしまうのです。

ロボット工学者が自然からインスピレーションを得る際、この中間状態を見落とし、歩くか飛ぶかのどちらかのロボットを開発するばかりで、両方を同時に実現することはできない。「誰もがドローンか二足歩行ロボットの開発に取り組んでいます」と、カリフォルニア工科大学のロボット研究者、スンジョ・チョン氏は言う。「私たちは、この2つの異なるタイプを組み合わせるための基盤を築きたいのです。」

チョン氏と彼の同僚たちは、レオナルド（LEg ON Aerial Robotic DrOneの頭文字を取った）と呼ばれる奇妙なマシンを発表しました。二足歩行に加え、胴体に取り付けられたスラスターを使ってメカ戦士のように移動します。メインモードは一種のホバリングです。エンジニアたちの意見としては、この斬新な移動手段は、負傷者をドローン救急車に搬送したり、火星の表面探査に利用したりするのに役立つ可能性があるとのことです。ただし、まだ第一歩に過ぎません。研究者たちはレオをまだテザーで固定した状態で実験中なので、すぐに山をよじ登るというわけではありません。

高さ70センチ、重さはわずか2.5キロ（カーボンファイバー製のおかげで）のレオは、まるでアメリカシロヅルのような姿をしている。ボストン・ダイナミクスのアトラスのような従来の二足歩行ロボット（バック宙は除く）のように、細長い脚で歩き回ることができる。しかし、従来のロボットとは異なり、スラスターをフェイルセーフとして使用できる。アトラスはよろめきながら必死に足場を回復することはできるが、それが自力で立ち直れる保証はない。

「転倒を避けるために数歩踏み出すことはできますが、もしそれが失敗したらどうなるでしょうか？」と、ノースイースタン大学のロボット工学者、レオの設計・開発者であるアリレザ・ラメザニ氏は問いかける。「このシナリオでは、スラスターによってシステムをほぼフォールトトレランスにすることができます。」スラスターはトラブル発生時のバックアッププランを提供し、ロボットはその時の状況に応じて脚とスラスターをシームレスに切り替えることができる。

飛行と歩行を組み合わせるのは容易なことではありません。ロボット工学者たちは数十年にわたり二足歩行の実現を目指して研究を重ねてきましたが、いまだにロボットが私たちの間を気軽に歩き回れるわけではありません。課題の一つは、二足歩行ロボットをその場でバランスを保たせるだけでも多大なエネルギーを必要とすることです。静止している時でさえ、二足歩行ロボットは常に姿勢を修正しなければなりません（私たちも同じことをしているのですが、気づかないだけです）。

Leoの期待される点は、こうしたアイドリング状態をより効率的に行えることです。よろめきながら姿勢を修正する代わりに、この二足歩行ロボットはスラスターを作動させて脚を持つドローンのような姿勢をとることができます。足が地面に接地したままなので、プロペラはロボットを持ち上げるエネルギーを無駄に消費する必要がなく、無駄なエネルギーを消費する必要がありません。「ある意味、重力の法則に逆らうことができるのです」と、Leoの共同開発者であり、カリフォルニア工科大学大学院航空宇宙研究所所長のモルテザ・ガリブは述べています。

二足歩行におけるもう一つの課題は、二足歩行特有の不安定さです。そのため、ロボットは不整地での移動に苦労します。これは数年前、DARPAロボティクスチャレンジで明らかになりました。このチャレンジでは、ヒューマノイドロボットはほとんどが顔から転倒するだけに終わりました。一歩間違えたり、足元の地面が少しでも動けば、ロボットは地面に叩きつけられてしまいます。二足歩行ロボットは、まだ自力で立ち上がるほど器用ではないため、特に大きな問題となります。

一方、レオは困難な地形をほぼ浮遊しながら移動するため、たとえ踏み外しても大惨事に至らない可能性が高くなります。例えば、ロボットが丘を登らなければならないなど、状況が非常に困難な場合、よじ登るのではなく、跳躍して進むことができるかもしれません。「脚を実際にどのように活用すれば、スラスターを作動させてジャンプから飛行に移行できるのでしょうか？」とラメザニ氏は問いかけます。

それで、火星の話になります――少なくともいつかは。カリフォルニア工科大学はNASAと共同で、火星探査用のヘリコプターを開発しています。このヘリコプターは、困難な地形を回避し、車輪付きの探査車よりも速く移動することができます。探査車の利点は、バッテリーを消耗することなく火星に着陸できることです。ドローンはホバリングするために電力を消費します。

「火星ヘリコプターの構想は非常に限定的なものになるでしょう」とガリブ氏は語る。「飛行時間を大幅に延ばし、安定させてサンプルを採取したり岩石を観察できるようにする必要があることに気づきました。」現在、ガリブ氏と同僚たちは、レオのようなロボットが地面に足をつけ、スラスターを軽く作動させることで、従来のヘリコプターよりも効率的に火星の荒れた地形を移動する方法を検討している。

彼らはまた、レオを地球上で、空飛ぶ救急車（ちなみに、カリフォルニア工科大学は1,300台のコンピューターファンの壁を背景にして小型版のテストを行っています）のロボット仲間として活用する方法も検討しています。空飛ぶ救急車は、通常はアクセスできない場所から人を運び出すことができます。もちろん、問題は地上の人間の助けを借りずに、意識不明の人を救急車に乗せることです。しかし、将来的にはレオロボットのチームがその役割を担うかもしれません。

念のため言っておきますが、まもなくロボットが溢れかえる世界において、レオは唯一の二足歩行ロボットになるわけではありません。アトラスのような従来のヒューマノイドロボットと同様に、レオにも活用事例はあるでしょう。レオのようなロボットが家の中を飛び回るのは、誰も望まないでしょう。しかし、この新しいタイプの二足歩行ロボットは、地球、そしてその先の世界にも、きっと足場を見つけることができるでしょう。

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