【変形して走る「空飛ぶロボット」】空中飛行から陸上走行に変形するドローンを開発したぞ

空中で形を変えるって本当？ATMOの登場

空中で形を変えるロボットが本当に存在するなんて、ちょっと信じがたいかもしれない。でも、カリフォルニア工科大学の研究者たちが開発した「ATMO（アトモ）」は、まさにそんなロボットだった。飛行と走行の両方ができるだけじゃなく、空中で形を変えて着陸準備までしてしまう。今回はこの不思議なロボットの仕組みと、そのすごさについて紹介するよ。

飛んで、変形して、着陸するロボットって？

ロボットが飛ぶだけでも十分すごいのに、ATMOはさらに地上でも走れるように設計されている。これまでのロボットは、飛行して着陸してからようやく車輪に変形していた。でも地面に岩や草があったら、うまく着地できなかったことも多かったんだ。そこでATMOは「空中で変形する」という新しいアイデアに挑戦した。つまり、着陸前に車輪の準備を済ませておくことで、地面に触れた瞬間に走り出せるようにしたんだ。これによって、どんな地形でもよりスムーズに動けるようになった。

どうやって空中で変形するのか？

ATMOの仕組みはとてもシンプルで頭がいい。これまでのモデルM4では、ロボットのあちこちに12個のモーターがついていたけど、ATMOではたった1つの中央モーターにまとめられた。そのモーターが、プロペラを飛行用の位置から車輪の位置に折りたたんだり広げたりする。この機構は「自己ロック式」になっていて、モーターの電源を切っても姿勢が固定されるため、余計なエネルギーを使わなくてすむし、壊れにくいという利点もある。実はこの簡単さが、空中での変形を可能にしている大きな理由なのかもしれない。

飛行中の風や乱気流をどう克服したのか？

空中でロボットが変形するのは、思ったよりずっと大変だった。なぜなら、プロペラが押し出す風は地面で跳ね返り、機体の動きに影響を与えるからである。しかも変形中はプロペラの角度が変わるため、空気の流れも複雑になる。この課題に取り組むため、研究者たちは推力をリアルタイムで測る実験や、煙を使った流れの可視化などを行った。その結果、機体の姿勢と地面との距離に応じて推力を自動で調整する「モデル予測制御アルゴリズム」が開発された。これによって、乱気流があっても安定して変形しながら着陸できるようになった。

走る・飛ぶ・また走る：どんな地形でも対応できる強さ

実験では、ATMOは着地と同時に車輪で走り出し、さらにそのまま走行してまた飛び上がる動作も成功した。これだけでもすごいけれど、斜めになった地面や段差がある場所への着陸もできたというのだから驚きである。普通のドローンだったら転倒してしまうような状況でも、ATMOはしっかり着地して次の行動に移れる。だからこそ、このロボットは地球のいろんな場所、あるいは将来的には火星のような他の惑星でも役立つかもしれないと期待されているんだ。

未来のロボットは、もっと考えて動くようになる？

現時点では、ATMOは実験室のような整った環境でのみ動いている。位置を正確に測るカメラシステムが必要で、自然な環境での判断力はまだ課題が多い。それでも、今後はカメラやセンサーの改良によって、もっと複雑な場所でも自分で判断して動けるようになるだろう。どんな場所が安全に着地できるのか、どう変形すればいいかを自分で決めて行動するロボット。そんな未来が少しずつ現実になってきているのかも。

研究チームはATMOにさらなる機能を追加しようと、ついに「自分の影に着地する」モードを開発した。だが、曇りの日はロボットが永遠にホバリングを続けてしまう問題が発生し、いまは太陽予報アプリとの連携機能を真剣に検討中とのことだ。