機械工学の大学院生、フェイ・ヤップさんが死んだクモが丸まっているのを廊下で見た時、それをロボットの材料にできないかという禁断の考えに囚われました。
クモの死体をロボットハンドにすることは、人によっては悪夢のシナリオそのものですが、実際的な利点もあります。クモの脚は大きくて繊細で不規則な形をした物体を壊すことなくしっかりと柔らかくつかむことが出来るのです。
そこで、機械エンジニアであるダニエル・プレストン氏の助けを借りて、ヤップさんとライス大学の同僚たちは、コモリグモの死体の足を開いて物体を掴ませる方法を発見しました。
彼らはこの新しい種類のロボット工学を「ネクロボティクス」と呼んでいます。
奇妙なことに、クモの脚には伸ばすための筋肉がありません。代わりに水圧を使って脚を動かすのです。クモはプロソーマチャンバーと呼ばれる頭胸部を収縮させて、体液を足へと送り込んで脚を開かせるのです。
そこで、研究チームはクモのプロソーマチャンバーに針を差し込んで針の周りを強力接着剤の塊で密封しました。シリンジを通して圧縮した少量の空気を送り込むだけで、クモの脚を活動させるには十分で、1秒もかからずに全開の動きを達成しました。
「私たちは蜘蛛の死体を持ってきて、注射器を差し込みましたが何が起こるのかわかっていませんでした。」とヤップさんは大学のウェブサイトにある動画で述べています。
「私たちは、針を刺したい場所をどこにするか見当をつけました。針を刺すと、いきなり、最初の試みでうまくいきました。その瞬間は、それをどう表現していいかさえわかりませんでした。」
チームはクモの死体に小さな球を保持させ、その実験からその保持力が0.35ミリニュートンであることを確認できました。
それから、クモの死体を使って、繊細な物体や電子部品を持ち上げるデモンストレーションを行いました。この死体でできたロボットハンドでプロトタイプ基盤に取り付けられたジャンパ線を取り外したり、ウレタンフォームの塊を動かしたりといったことです。
また、同じ大きさのクモの重量にも耐えられることも示されました。
クモの脚が開くのは、頭胸部からの水圧がかかるからで、死んでしまうと水圧系はもはや機能しなくなります。クモの脚にある屈筋は、死後硬直しますが、筋肉が一方向にしか働いていないので、死体は丸くなります。
多くの人工のロボット部品は製造するには複雑である一方で、クモはすでに複雑ではあるのですが、幸運にも（クモ恐怖症の人にとっては不幸にも）供給が豊富です。
「今回の研究で提唱されたネクロボティクスの概念は、複雑で人工的な模倣が不可能でさえある自然によって作られた独特のデザインを活かせる長所があります。」と論文で著者らは主張します。
クモは生分解性を持ちますので、ロボットの部品として使うことで、ロボット工学におけるごみの量も削減できます。
「考え得るこのロボットの応用法は、微小操作で、微小電子装置のようなものも含まれます。」とプレストン氏は、動画で述べています。
クモの死体ロボットハンドの欠点の一つは、2日後、あるいは1000回の開閉で、損耗や破損が起き始めることです。
「関節部の脱水が問題と関わっていると考えています。ポリマーコーティングを施すことで解決できると思います。」とプレストン氏は説明します。
実験では、蜂のワックスでのコモリグモのコーティングが試され、１０日後、体重減少が、コーティングのないクモの17分の１に抑えられていることがわかりました。つまり、これは、水分が良く保持されていることを意味し、水圧システムがより長期に機能する可能性を示しています。
研究は「Advanced Science」で発表されています。
参考記事：Science Alert
コメント