ロボットヒューマノイドが飛行に近づく。なぜそれが重要なのか？

数年前、広東工業大学で開発中の二足歩行ロボットJet-HR1が明らかになった。このロボットは脚に取り付けた小型ファンを備え、ファンが生み出す推力で重心を移動させ、非常に大きな隙間を越えることができた。 

Jet-HR1の重量は6.5kg、高さは65cmだった。各脚の先端にはファン付きのジェットエンジンがあり、重さはわずか232gだが、2kgの推力を生み出すことができ、これはロボット重量のほぼ3分の1に当たる。ある実験では、このロボットに幅37cmの裂け目を跨がせた。そのためには歩幅を脚の長さの80%にする必要があった。 

ロボットは脚を外側に突き出した状態でファンを回転させた。ファンが脚を支え、ロボットが前方に倒れるのを防いだ。ジェット脚が裂け目の向こう側に着地すると、後ろの脚でも同じ動作を繰り返して動きを完了させた。全工程は1分足らずで終わった。 

研究者らは当時、この基本的な手法は多くのより複雑な状況にも応用できると考えた。大きな障害物を越える際にロボットの平衡を保ったり、起伏のある地形で転倒を防いだりするのに役立つという。ジェットエンジンによって、ロボットは地面との特定の接触に頼らず重心を動的に調整できるため、想像もつかないような様々な動作が可能になる、とされている。 

これだけでも印象的だが、次の論理的な段階を見てみよう。ファンをできる限り高速に回転させるとどうなるか。もちろん、これは空中での最初の小さな試験跳躍にすぎないが、動画の最後では安定化が非常にうまく機能していることがわかる。完全に制御された動きではないものの、進歩はすでに明らかだ。 

ヒューマノイドロボットJet-HR2は、ヒューマノイドの移動性能を向上させるためのジェット推進装置の可能性を示す目的で2019年に開発された。特定の緊急事態でヒューマノイドロボットを使う場合、現場に着くまで階段を一段ずつ上らせるのは避けたい。 

ロボットはジェット推力を使い、飛行または長距離のジャンプによって、任務地へより速く到達できる。 

Jet-HR2は地上移動のための10の自由度を持つほか、4つのダクトファン（2つはロボットの腰に固定、残り2つは足の内部）を備えており、足首の動きで駆動できる。各ファンは5kgの推力を生み出し、合計で20kgになる。これは17kgのロボットを持ち上げるのに十分な出力だ。 

ここでの推力対重量比は高くなく、それが制御上の課題となっている。余剰の出力が多くないため、推力の配分には非常に注意が必要だ。しかし、示されたシステムは転倒や回転を効果的に抑制でき、安定した（ただし完全に制御されてはいない）飛行ヒューマノイドロボットを実現している。 

ヒューマノイドロボットを作る確かな理由はそれほど多くない。では、飛行するヒューマノイドロボットは実際に何の役に立つのか。研究者らは自らの見解を論文で説明している。 

「近年、独自の制御理論や地形の凹凸を乗り越えるための機構を備えた、災害対応用の様々なヒューマノイドロボットが開発されてきた。従来のヒューマノイドは歩行や這い登りによって障害を乗り越えてきたが、乗り越えられない障害物や地質断層など、危険な環境ではこれらの戦略は効率が不十分だ。 

複雑な現実の場面で緊急任務を遂行するには、ヒューマノイドロボットが動的な空中能力を持つことが期待される。高さや距離のあるジャンプ、短距離の飛行、そして体長の何倍にも及ぶ滞空などだ」と研究者らは述べた。 

研究者らは、ヒューマノイドロボットの性能はまだ人間のレベルに届いておらず、特に重量が増すほどその差が大きいと述べている。一方で、人間並みの能力があっても、ロボットは柔らかく崩れやすい地面や岩場では無力に見えることがある。

これは力を生み出すために現在のアクチュエーターを使うことの限界のように思える。研究者らは、排気ファンを用いた推進装置で飛行できる新しいヒューマノイドロボットを開発し、困難な環境での捜索救助におけるその潜在的価値を調べた。 

多くの人が予想していたかもしれないが、災害支援や捜索救助のためのロボットは、明確な用途のない奇妙な移動方式を正当化する万能の口実になりがちだ。一方で、これこそがヒューマノイドを作る価値がある理由の一つでもある。

人間が行ける場所へ行けるロボットがあることは有用だろう。実用的なヒューマノイドロボットは非常に複雑だが、もし飛べるようになれば、極めて役立つ存在になるはずだ。