ペンシルベニア大学のシンシア・ソンの研究により、折り紙は古代の芸術であるが、未来的な方向へと変化しつつある。宋氏の研究は、工学の精密さと芸術の創造性を融合させ、折り紙にヒントを得たロボットを開発するものだ。薄く折りたたみ可能な素材で作られたこれらのロボットは、ロボット工学の未来を垣間見せる魅力的なものだ。
折り紙にインスパイアされた製作と折り畳みのアプローチにより、形を変形させるロボットを作ることができる。例えば、宋教授の研究室が最近開発したCurveQuadロボットは、折り紙にヒントを得たロボットで、折り畳み、展開、這い、操縦を1つのモーターで行うことができる。このロボットのデザインは曲線折り紙に基づいており、折り目は4つだけというシンプルさにもかかわらず、驚くべき敏捷性を発揮する。このロボットは、エレクトロニクス、アクチュエーション、センシングを平らなボディに直接組み込むことができる。このようなロボットは、探査や検査作業のために群れで配備される可能性があり、この技術のスケーラビリティと費用対効果を示している。
Credit: Daniel Feshbach, Sung Robotics Lab
宋氏の研究による最近のエキサイティングな成果のひとつは、どんなキネマティックチェーン（ロボットの腕や脚を構成する一連のリンクや関節を指す用語）も折り紙の技術を使って構築できるという原理である。折り紙の製作は比較的速く、アクセスしやすいので、将来的には、完全なロボットを数日から数時間で設計・製作できるようになるかもしれない。折り紙のパターンは自動的に生成されるため、折り紙アーティストやエンジニアである必要はなく、ロボットのさまざまな関節を記述するだけで、デザインが出てくる。複雑なロボット工学の概念を学生にわかりやすく伝える教育ツールから、構造化されていない環境を探索するためのダイナミックなロボットまで、潜在的な応用範囲は広い。
ロボットにはアクチュエーター、センサー、制御が組み込まれている。研究者たちはまた、ロボット工学者でなくても簡単に設計できるように、基礎となるアルゴリズムの上に直感的な設計ツールを構築している。コンピューター画面上でロボットのパーツをクリックしたりドラッグしたりすることで、デザイナーはさまざまな運動連鎖を創造的に探求し、実生活でテストできる折り紙パターンに直接変換することができる。このソフトウェアを使って、チームはアーツ・リーグと協力し、学生やアーティスト、一般のコミュニティがロボット工学についてより深く学べるよう、ロボットやアクティビティ、ワークショップを制作している。
折り紙ロボットは、屋内環境や教室での活動に限定されるものではない。折り紙にヒントを得たデザインの水中ロボットは、イカのように体の形を変えて水を吸ったり吐いたりし、ジェットを作って前進することができる。このようなロボットは、手頃な価格で作りやすく、頑丈であるため、水中を効率的に移動するのに理想的である。
折り紙にインスパイアされたロボットは、自動で折りたたんだり広げたりするロボットから、溶けたり形を変えたりするロボットまで、私たちに驚くべき進歩をもたらしている。宋の研究はロボット工学を進歩させ、素材やデザインに関する新しい考え方を刺激する。これらのイノベーションは、折り紙ロボットの柔軟性と適応性が重要な意味を持つ宇宙空間での予測不可能な地形の探査など、幅広い用途を開拓する。
写真出典 Photo Credit: Zhiyuan Yang, Dongsheng Chen, Sung Robotics Lab, and Wei-Hsi Chen (NSF News)
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