ロボットが暴走して人間を殺しにきたらどうするかって？ ドアを閉めればいいのさ──。そんなジョークがある。というのも、ロボットは作業の正確さやスピード、安定性においては非常に優れているが、ドアノブの操作はいまだに苦手だからだ。

その理由のひとつは、ロボットが人間の手に合わせて設計された世界で動かなくてはならないことにある。しかも「人間の手」というのは、自然界で最も複雑な機械的構造をしているもののひとつなのだ。

しかし、そんなロボットの悩みが解消される日も近い。ピサ大学とイタリア技術研究所の研究者たちが、驚くほどシンプルで器用なロボットハンド「SoftHand 2」を開発したのだ。

ケーブル1本、モーター2本でできた「手」

SoftHand 2は、たった2つのモーターで動く。英国のロボットメーカーであるシャドウロボット（Shadow Robot）も驚異的な器用さを誇るロボットハンド「Shadow Dexterous Hand」を開発しているが［日本語版記事］、こちらのモーター数は20個だ。

SoftHand 2の登場によって、ロボットは従来よりはるかに安上がりに物をつかめるようになるだろう。既存のロボットハンドと同じく、SoftHand 2も指を引っぱるために「腱」、すなわちケーブルを使っている。しかしその配線方法が従来とは大きく違う。

従来のロボットはそれぞれの指に複数のケーブルをつないでいたが、SoftHand 2ではケーブルが1本しか使われていない。この1本のケーブルが、各指に仕込まれた滑車の間を走っているのだ。

その構造ゆえ、SoftHand2は器用さの点では従来のロボットに若干劣っている。ただし、これによってコストと電力消費量を減らすことができる。それで構わないのだ。どんな使用目的にも最適なロボットハンドなどありえない。複雑なロボットハンドはそれぞれに自分たちが活躍できる場をみつけるし、SoftHandもまた自分なりの居場所をみつけるのだろう。

ケーブルの「張り具合」で指の動きを調整

SoftHand 2を開発するために、研究者たちはまずモーターをひとつしかもたないシンプルなSoftHandをつくりだした。「この方式では、モーターを動かすと腱が縮み、手は握った状態になります」と、開発に携わったロボット工学者、コジモ・デラ・サンティーナは言う。

腱をゆるめれば、手は開いた状態に戻る。これは指の関節部分に伸縮性があるおかげだ。こうした動きだけでも、例えばボールを握るときなどには十分だ。しかし、どの指もほぼ同時に、同じような具合で縮んだり伸びたりするため、細かい作業はできない。

PHOTOGRAPH COURTESY OF COSIMO DELLA SANTINA/UNIVERSITY OF PISA

ここにモーターをもうひとつ足すことで、SoftHand 2の器用さは大幅に向上した。指のなかを縫うように走る1本の腱の両端は、それぞれ手首にあるふたつのモーターのうちのどちらかにつながっている。

ふたつのモーターを両方とも同じ向きに動かせば、腱は縮んで、上の写真の上段（a）（b）（c）（d）のような状態になる。最初につくられたSoftHandと同じ理屈だ。

しかし、ふたつのモーターを互いに異なる向きに動かすと、写真下段の（e）（f）（g）（h）のようにもっと複雑なことが起きる。このとき、片方のモーターは腱をゆるめ、もう片方のモーターは腱を引っぱっている。「腱がたくさんの滑車に引っかかっていると、その張り具合は場所によって違ってくるのです」と、デラ・サンティーナはいう。

片方のモーターが引っぱる方向に動くと、そのモーター側の張りは強くなる。もう片方のモーターが腱をゆるませれば、そのモーター側の張りは弱くなる。このように張力をうまく調整することで、SoftHandは従来のロボットハンドよりもはるかに少ないケーブルですべての指を器用に動かすことができるのだ。

モーター1つで変わる「握り方」

上のGIF動画を観れば、モーターをひとつ付け加えることでどんな効果がもたらされるかわかるだろう。

左側の手では、モーターはひとつしか使われていない。すべての指を曲げ、力尽くでボールを握っている感じだ。一方、モーターをふたつ使ってる右側の手は、慎重にボールをつまんでいる。これは、それぞれの指の腱の張りに違いがあるおかげである。下の写真のように、紙幣を扱う場合も同様の差が見られる。

たったふたつしかモーターを使っていないにしては、SoftHand 2は驚くほど幅広い動作をやってのける。人差し指で工具箱の掛け金をはずしたり、テーブルの上の紙をすべらせて落としたり、広口瓶のふたを回して開けたり。こうしたことをすべて、（比較的）安価にできる。なぜなら、モーターが少なければ少ないほど価格は安くなる。

バランスは取れている一方、課題も

「ロボットにかっこいい動作を習得させるには、安くて、信頼性が高くて、複雑なシステムが必要です。SoftHand 2はそれらの要件をある程度満たしていると思います」と、カーネギーメロン大学のロボット工学者でロボットの操作性を研究している［日本語版記事］レレル・ピントは言う。

しかし本当の課題は、ほかの研究者たちがこのロボットに利用用途を見出すかどうかだ。「ロボットの自律学習にSoftHand 2を使えるか？ つかむ作業を何千回も行うのに十分な耐久性と信頼性はあるか？ こうした疑問にはまだ答えが出ていません」

というわけで、SoftHand 2にもさまざまな可能性はあるものの、Shadow Dexterous Handのようにもっと複雑なロボットハンドのほうが有用とされるケースはまだまだ多いだろう。

SoftHand 2は、たとえば瓶のふたを開けるというような、ありきたりの動作には向いているかもしれない。一方で、多くのモーターとワイヤーを使用するShadow Dexterous Handは、もっと洗練された課題に適しているといえるだろう。

じゃあ「グータッチ」はどうかって？ それは初代SoftHandにお任せしよう。