かわいそうなヒューマノイドロボットたち。数十年の開発期間を経ても、彼らはいまだにのろまなターミネーターや、鎮痛剤が手放せない老人のようなありさまだ。

ヒューマノイドたちの見た目はわたしたち人間と似ているものの、構造は違う。人間の場合は筋肉が体を正確に操作しているが、ロボットの動きは関節に組み込まれた電気モーターのせいでぎくしゃくしているのだ。

しかし、急成長するソフトロボティクスの分野は、機械にもっと“自然な”動きが加わることを期待させてくれる。

「Science」と「Science Robotics」に2018年1月4日に掲載された1組の論文には、ロボットのために開発された新しい“筋肉”のことが詳しく述べられている。この新しいアクチュエーターは、油で満たされた小袋を束ねたつくりになっていて、電圧をかけることで動作するという。また人の筋肉と同じくらい力が強く効率的で、1秒間で人間の筋肉より多く収縮することが可能だ。

液体の移動で筋肉を動かす

新しいロボット筋肉の名前は「Hydraulically Amplified Self-healing Electrostatic」、別名は「HASEL」だ。いくつか違うデザインがあるが、どれも油で満たされた小さな袋が使われている。

小袋の端には電極がついており、電圧が加わると電場（電界）が生まれる。「液体を動かすために静電気を使っています。電極を使って小袋の別の部位に液体を送り込んでいるのです」と、ニコラス・ケラリスはいう。

ケラリスはコロラド大学ボルダー校ケプリンガー研究グループの機械エンジニアで、「ScienceRobotics」に掲載された論文の筆頭執筆者のひとりでもある。「電圧をかけることで液体が動き、小袋のかたちが変わり、筋肉が作動するのです」

圧縮された空気や液体を使って動くソフトなアクチュエーターは、ほかにもある。しかしこれらには、空気や液体を溜めておく外付けの容器が必要でかさばってしまう。これに対してHASELは、すでに小袋に入っている油（正確には絶縁油）を利用している。液体が容器からアクチュエーターまで長いチューブを移動する必要がないため、動作も速い。

例えば、研究者たちは円形のHASELもつくった。これは作動するとドーナツ型になるアクチュエーターだ。「この場合はアクチュエーターの一部だけに電場をつくりだし、いわゆる不活性領域と呼ばれる部分に油を押し出しました」と、コロラド大学ボルダー校の機械エンジニアで、「Science」に出された論文の筆頭執筆者でもあるエリック・アコムは言う。

これはドーナツ型の穴付近に溜まっている油を外側に押し出すことによって、アクチュエーターの厚みが増す仕組みだ（動画の0:35～を参照）。アクチュエーターを“指”の役割を果たす2つのグループに分ければ、ラズベリーを潰さないように優しくつまむこともできる（記事冒頭の写真参照）。

ロボット筋肉を使って何かを持ち上げたいとしよう。必要なのは、3つの小袋からなる四角いアクチュエーターだ。それぞれの小袋の上半分には電極がついており、電圧をかけると油が下半分に押し出され、袋が円柱のようなかたちに変わる。電圧で袋の形状を変えることにより、アクチュエーターの下部に付けられた物を持ち上げられるのだ。

ソフトロボットに必要な自己治癒力

HASELは素晴らしい強さと精密さをもって、物を持ち上げることができる。課題は、動作させるために必要な電気だ。電気は穏やかな力ではない。ソフトロボティクスで使われるようなデリケートな素材をコントロールするために使っている場合は、特にだ。

HASELと同じ原理を使って動くソフトアクチュエーターもあるが、これはゴム片を収縮させるために対抗する電極を使っている。しかし、これは電極をショートさせかねないため、かすかな“稲妻”によってゴムが裂けて大きな故障にもつながる可能性がある。

そんなとき、HASELの場合は油がシールドのような働きをする。「電気は液体の中を通り抜け、液体が電気を再配分し、アクチュエーターは再び絶縁体になります。そうすればデヴァイスは動作し続けることができますよね」と、コロラド大学のティム・モリッシーは言う。裂けるよりは断然いい。

IMAGE: KELLARIS ET AL., SCI. ROBOT. 3, EAAR3276 (2018)

HASELの美しさは、ギアボックスと複雑な電気モーターを合わせた従来のアクチュエーターと比べて、シンプルなところにある。「パッシヴ、アクティヴ両方のソフトマテリアルの面白い組み合わせを考えて新しいアクチュエーターをつくってみよう、と研究者が思うきっかけになるような業績です」と、ハーヴァード大学のバイオエンジニアであるコーナー・ウォルシュは言う。

ただ、ソフトロボティクスはほかのロボットに比べると、かなり繊細だ。このためエンジニアたちは、素材に穴が開いてパワーを失うことがないか（そして絶縁油がこぼれやしないか）心配しなければならない。人間と一緒に働き始める前に、彼らは自己治癒力のある皮膚を獲得する必要があるのだ。

実際にそれができるロボットも、すでに登場している［日本語版記事］。HASELの開発チームは、HASELの皮膚に自己治癒力を与える研究にも取り組んでいる。

優秀さとたくましさを手に入れれば、さまざまな種類のソフトロボットが、わたしたちの間に浸透するようになるだろう。硬い人工の腕は、そのうちもっと柔らかくもっと繊細な四肢に変わるだろう。

ロボットをソフトにすることで、わたしたちはより安全に彼らと一緒に働けるようになる。つまりロボットは、人間からすべての職を奪うのではなく、人間の仕事を補完するようになるということだ。

そして必ず、ソフトロボットはわたしたちのコンパニオンとなる。プラトニックなものだとしても、それ以外だとしても。