イカダマシに着想を得た水中ロボットが海洋廃棄物を清掃

TL;DR 要約

• Jellyfish-Botは、周囲の環境への影響を最小限に抑えながら、廃棄物を捕獲し、壊れやすいサンプルを収集できる。

• 電気水圧アクチュエータがロボットの動きに動力を提供し、静かで非接触型の廃棄物収集ツールを生み出す。

• 今後の改良では、Jellyfish-Botをワイヤレス化し、ナビゲーションおよび運用能力を向上させることが目標とされている。

世界の海洋が汚染の影響を受け続ける中、シュトゥットガルトのマックス・プランク知性システム研究所（MPI-IS）のロボティクスチームが解決策を提案したかもしれない。イカダマシに着想を得て、彼らは海洋底の廃棄物を清掃するのに役立つ新しい水中ロボットを開発した。

Jellyfish-Botは、ほぼ無音で動作するように設計されており、人工筋肉により、体の下に空気の渦を作り出す動きが可能で、物理的な接触なしに廃棄物を収集できる。サンゴ礁のような繊細な環境と安全に相互作用する可能性を秘め、この革新的なロボットは環境修復にとって貴重なツールとなる可能性がある。

Jellyfish-Botの紹介：自然に着想を得た水中ロボット

地球表面の70%以上が海洋で覆われているが、残念ながら高度に汚染されており、これらの非常に敏感な生態系に見られる大量の廃棄物に対抗するための戦略として、水中ロボットを活用した清掃が採用されつつある。

しかし、既存のプロトタイプは通常、かさばる騒がしいアクチュエータと限られた構成を使用している。Jellyfish-Botと呼ばれる新しいロボットは、環境修復にとって重要なツールとなる可能性がある。ほぼ無音のプロトタイプは、物理的な接触なしに体の下に物体を捕獲でき、サンゴ礁のような繊細な環境での安全な相互作用を可能にする。

Jellyfish-Botロボットは、ロボットの動力源となる人工筋肉として機能する一連の6つの電気水圧アクチュエータで構成されている。HASEL（Hydraulically Amplified Self-healing Electrostatic actuators）は、電気を使用して動きを生み出す人工筋肉である。これらは液体誘電体で満たされたプラスチックの袋で、一部が電極で覆われている。電極に高電圧が印加されると正に帯電し、周囲の水が負に帯電する。これにより負に帯電した水が発生し、袋内の油を往復させてアクチュエータを動かす。

水中ロボットは優雅に泳ぎ、ワイヤーを流れる周期的な電流によって体の下に渦を作り出し、周囲の水を循環させる。MPI-ISの物理知能部門のポスドクであり、論文の第一著者であるTianlu Wangは、イカダマシが上向きに泳ぐ際に周囲の水を循環させて栄養分を収集し、その経路沿いの物体を捕獲できる能力があると説明している。

この機能は、環境や水生生物を害することなく、廃棄物粒子や魚卵のような繊細な生物サンプルを効率的に収集する。収集されたごみは、最小限の騒音擾乱で表面に運ばれ、リサイクルされる。

Wangは、ロボットが海底から魚卵のような繊細な生物サンプルを収集し、表面に持ち上げる能力があると述べた。研究著者らは、海洋ごみの大部分が海底に沈み、プラスチックが主な原因であることを指摘している。彼らは、ごみを収集して表面に運ぶことができるロボットを作成することが重要であり、そのようなロボットが海洋の清掃に役立つことを願っている。

Jellyfish-Botロボットの設計はほぼ無音であり、現在利用可能な他のロボットソリューションよりも侵襲性の低い廃棄物収集ツールを提供する。電流がアクチュエータを流れ、その「筋肉」を収縮・拡張させることでロボットの動きに動力を提供する。

Jellyfish-Botは現在、物体を掴んで保持できるアームを装備している。Jooは、4つのアームをプロペラとして、他の2つをグリッパーとして機能させるか、アームの一部のみを駆動してロボットを異なる方向に操舵することで、物体を掴むことを実現したと説明している。彼らはまた、複数のロボットによる協調操作についても探求した。

例えば、2つのロボットを使って、単独では非常に困難なマスクの回収を行った。2つのロボットは重い荷物の運搬でも協力できる。ただし、現時点ではJellyfish-Botにはワイヤーが必要である。これは、将来的に海洋で実際に使用する場合、欠点となる。

次に、チームはロボットがワイヤーなしで動作できるよう完全に自律型にすることで、Jellyfish Botをさらに開発することを望んでいる。また、海洋流によりよく耐えられるよう、サイズと耐久性を向上させる計画もある。さらに、チームは廃棄物収集以外の、海洋生物の監視や研究などの潜在的なアプリケーションについても探求したいと考えている。

Jellyfish-Botの開発は、環境修復におけるロボティクスの使用における重要な一歩を表している。侵襲性が低く、ほぼ無音の廃棄物収集ツールを提供することで、このロボットは海洋の清掃と繊細な生態系の保全において重要な役割を果たす可能性がある。