Research press release

工学:これまでの記録を塗り替えた新しい跳躍ロボット

Nature

Engineering: Outjumping the highest jumping robots

体長の100倍以上に相当する、高さ30メートル以上まで飛び上がれるロボットについて報告する論文が、Nature に掲載される。このロボットは、これまでに報告された人工的な跳躍装置や最も高く飛び上がれる生物よりも跳躍能力が高い。今回の知見は、跳躍ロボットの利用法を変える可能性があり、工学的に作製された跳躍のパフォーマンスが新たなレベルに達したことを実証している。

ここ数十年間にエンジニアたちが設計してきた跳躍装置は、跳躍する生物の模倣であったり、そうした生物から着想した装置であったりすることが多かった。動物が跳躍する高さの最大値は、その筋肉が1回の動作で生み出す仕事量に制約される。これに対して、ラチェットモーターや回転モーターのようにストロークや回転が繰り返されるとエネルギーが貯蔵されるモーターを使用した工学的装置は、はるかに高く跳躍できる。

今回、Elliot Hawkesたちは、高さ約30センチメートル、重さ30グラムで、32.9メートルの高さまでジャンプできる特殊な工学的ロボットを設計し、作製した。このロボットは、仕事量を増やすための回転モーターと、システム内でのエネルギー蓄積を可能にするために特別に選ばれたばねとゴムバンドで構成されている。Hawkesたちは、今回の知見は、移動手段としての跳躍の意味合いを変え、跳躍の利用方法や利用場所を変えるものであると述べている。跳躍ロボットを利用すれば、地球上では、これまで飛行ロボットだけが回避できた障害物を克服して、地下の画像を収集できるかもしれない。また、跳躍ロボットが、表面重力が地球より弱い月でジャンプすれば、125メートルの高さに達し、1回の跳躍で約0.5キロメートル移動できる可能性があり、地形の探索的調査に役立つかもしれない。

A robot that is capable of jumping over 30 metres high, more than 100 times its own height, is reported in a Nature paper. The robot outperforms previously reported engineered jumpers and the best biological jumpers. The findings could change the way we use jumping robots, and demonstrate a new level of performance for artificially engineered jumping.

For decades, engineers have designed jumping machines that often mimicked or took inspiration from biology. The maximum jumping height of animals is limited by the work their muscles can produce in a single stroke. By contrast, the jump height of an engineered device can be far greater if it uses a ratcheted or rotary motor that can store energy during repeated strokes or rotations.

Elliot Hawkes and colleagues designed and created a specialized artificially engineered robot, around 30 centimetres tall and weighing 30 grams, capable of jumping 32.9 metres high. It consists of a rotary motor to multiply the work, and specially selected springs and rubber bands that allow the system to store energy. The authors say that their findings change the implications of jumping as a means of locomotion, changing how and where jumping could be used. On Earth, jumping robots could overcome obstacles previously only navigated by flying robots to collect images of the ground below, and if robots were to jump on the Moon, where surface gravity is weaker, they could potentially reach heights of 125 metres, traversing distances of around half a kilometre in a single leap, which could be useful for exploratory investigations of the terrain.

doi: 10.1038/s41586-022-04606-3

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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