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キーワードは“好い加減”ー繊維化された人工筋肉が切り拓く未来【the innovator】

吉岡名保恵

東京工業大学の研究室の一角に置かれている、通称「ガイコツ君」。一見すると普通の骨格模型ですが、実は動く人型ロボットです。ガイコツ君が、まるで人間と同じように動く様子を撮影した動画は、公開から1年未満で再生回数70万回を超え、世界中の人たちが注目して見ていることが分かります。このなめらかな動きを可能にしているのは、全身にまとった数多くの人工筋肉。従来のカクカクとしたロボットとは明らかに違うしなやかなで、違和感のない動きは、“彼”がロボットであることを忘れてしまうようです。

“動く繊維”が想像力をかきたてる

人工筋肉を“動く繊維”と考えれば、さまざまな応用が期待される

人工筋肉とはその名の通り、生物の筋肉に近い動きを目指して作られた、伸縮性があるアクチュエーター(駆動装置)のこと。色々なタイプが開発されていますが、ガイコツ君に使われているのは細い径の「マッキベン型人工筋肉」。これは、周囲に繊維を編んだゴムチューブの内部に空気を送って収縮させ、その際に発生する力で動きを得るものです。

ガイコツ君の開発に携わった東京工業大学の鈴森康一教授は、ロボットやアクチュエーターの専門家で、「新しくて画期的なアクチュエーターができたら、初めてそれによって画期的なロボットができる、というスタンスでやっています」と話します。

マッキベン型人工筋肉に着目したきっかけは、6年ほど前、鈴森教授(当時は岡山大学所属)のもとに、とある海外メーカーから、小さくて細かいロボットを作りたい、という相談があったことでした。

この要求にこたえようと試行錯誤した結果、マッキベン型人工筋肉を小型化すれば良いのでは?と鈴森教授は推察。マッキベン型人工筋肉は1960年ごろにアメリカで開発され、すでに製品化もされていましたが、径が太く、硬いのが一般的でした。そこで鈴森教授は、脇元修一准教授(岡山大学)らと研究開発をスタートし、大学近くの池田製紐所にも協力を求めながら、小さい径のマッキベン型人工筋肉を完成させたのです。

従来のマッキベン型人工筋肉は20 mmから5 0 mmほどの外径でしたが、鈴森教授らが開発したのはわずか2 mmから5mmほどの細いもの。径を小さくするにあたり、これまで特に問題にならなかった耐久性の問題などが露呈し、一つ一つ解決していくのは大変だったそうです。ほかにも、細いゴムを均一に押し出す力加減の難しさ、メッシュを編みこむ角度が一度違うだけで特性が変わるほどの繊細さにも直面。池田製紐所にとっても、編む角度の細かい指示は初めての経験で、試行錯誤の連続だったと言います。

残念ながらメーカーの都合により、ロボットの完成にはいたらなかったものの、小さい径の人工筋肉は手元に残りました。たとえば、その人工筋肉を束ねて布を作り、さらに服に仕立てればパワースーツになります。それは、これまでの硬くて、重いパワースーツとは異なり、着心地が良く、体にフィットする製品。人工筋肉をさまざまにアレンジできる“動く繊維”ととらえれば、パワースーツ以外にも可能性は広がると考えられました。

東工大の鈴森教授の研究室にある「ガイコツ君」

その後、東工大へ移った鈴森教授は、「ガイコツ君」やパワースーツなどの開発を手がけます。一方でアパレルや福祉介護、ロボットの分野に携わる企業や研究者から、鈴森教授らの作った人工筋肉への問い合わせや、使ってみたいという要望が寄せられるようになりました。

「きっと色々な分野で新しい可能性を感じ、想像力をかきたてるんだと思います。生き物はもともと繊維や、筋繊維構造でできているので、自然の物を真似たものを作るのには最適な素材ではないかと多くの人が期待してくれました」(鈴森教授)。

サンプルとして出荷している3サイズの人工筋肉

もともとは研究のために作った人工筋肉でしたが、あまりに反響が大きいため、2016年4月、鈴森教授は東工大と岡山大発ベンチャーとして「s-muscle(エスマスル)」を設立。同年8月から、2ミリ、2.3ミリ、4.2ミリの3種類のサンプル品として人工筋肉の販売を始めました。製造に携わる池田製紐所としても新しい分野への挑戦であり、鈴森教授も「岡山県は全国有数の繊維産業が盛んなところ。普通の繊維ではなく、動く繊維として、どんどん使われるようになってもらいたいと考えています」と話します。

人間と共存するやわらかいロボット

「産業革命以降、工学というのはとにかくパワーの大きさやスピードの速さ、精度の高さばかりを追求してきました。そのおかげで素晴らしい製品がたくさん生まれたのは事実ですが、これからの社会で求められている人間社会に共存するロボットというと、もう少し、程よい加減が必要だと思います。精度がものすごく良いわけじゃないし、速い速度を出せるわけでもないし、力が強いわけじゃない。昔の価値観で言えばダメなロボットかもしれません。それでも人間と接するロボットとしては、そのような性能の高さより、むしろ安全に優しく作動するような、やわらかさが求められていると思います」(鈴森教授)。

たとえば鈴森教授らのチームが手かげた20mもの長さのロボットアームは、これまでのロボットの概念をくつがえすもの。ヘリウムが充填されたバルーンの構造材でできていて、重さはわずか1kgほどしかありません。ふわふわっとしつつも、20個のジョイントはそれぞれが人工筋肉によって動かされ、高いところはもちろん、狭い空間を目指して入っていくこともできます。この軽さ、そして動きを可能にしているのは、小径の人工筋肉だからこそ。

「動きは遅いし、精度も出ないし、風が吹いてきたら流されちゃうし…。今までの観点で言えば、全くダメダメなロボットかもしれませんが、万が一、落ちてきても人に危害を加えることはほぼないでしょう。好(い)い加減がこのロボットの強みなんです」(鈴森教授)。

「ジャコメッティアーム」と名付けられたこのロボットアームの先端にはカメラが付いていて、災害現場などでの状況確認に使われることを想定しています。「ドローンで撮影すればいいじゃないか、という人もいます。けれどドローンで入れない穴や狭い空間ってありますよね。その点、このロボットアームは、内部がどうなっているか分からない空間にもとりあえず突っ込んで、ぶつかりながらも前に進んで、状況確認できるのが大きな強み。普通、機械はぶつかって壊れないよう作動させるものなので、全く今までの観点とは違うものですね」(鈴森教授)。

人間にとって使いやすくて、また人間を真似た構造物も作りやすい、という人工筋肉。今までモーターで動かしていたロボットではできなかった新しい価値が、人工筋肉によって生まれるのではないかと期待は高まります。

鈴森教授は「たとえば果物は大きさや形が全部違うので、ロボットがつかもうとするときには、形に合わせて力加減を変える必要が出てきます。適切に、相手の形になじむということが今までのロボットでは難しかったのです」と話し、「これからの社会では、“やわらかいロボット”が必要になってきます。好い加減、というのが重要なファクターです」と教えてくれました。

福祉分野での展開に期待

s-muscleについては「小さな会社ですし、研究もありますから、対応可能な規模でやっていくのがスタンス」だそうで、さまざまな企業や研究機関との連携を重視。すでに洋服の専門学校と東工大で共同研究契約を結び、人工筋肉を使った洋服の開発を進めるなど、いくつかの分野で製品化に向けた検討が始まっています。今はさまざまな分野に、機能検証用のサンプルとして出荷していて、その中からどのような使い道があるか、検討している段階ですが、今後は小口ユーザーへの販売も検討していくそうです。

人工筋肉を使った製品を実用化させていくにあたり、ネックになってくるのは動力源としてコンプレッサーを使うこと。人間が装着するものを作るうえでは、もっと柔軟に使える動力源の開発も必要です。そのため鈴森教授らは、人工筋肉の燃料電池化についても研究を進めていると言います。

コンプレッサーによって伸縮する人工筋肉。束にすれば本当に生物の筋肉のよう

今後、大きく期待されているのが福祉分野での展開です。「たとえば握力の弱い人のために、人工筋肉で作動する手袋を作って物を持てるようにする、というのが一番簡単なイメージ。そのほか姿勢を矯正したり、入院患者の血栓予防に役立てたり、さまざまな可能性があると考えられます。軽いから扱いも楽ですし、濡れても大丈夫なので洗濯できるのも大きなメリットだと思います。価格が下がれば使い捨てでの製品も考えられるでしょう」。

将来は私たちの生活を支える当たり前のものとして、人工筋肉が織り込まれた製品が、身近にあふれているのかもしれません。

(text: 吉岡名保恵)

(photo: 長尾真志)

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自分の身体がギターになる!?義手のエンターテイメント性を拡張する可能性【the innovator】

朝倉奈緒

昨年も開催された『超福祉展」で、編集部が注目した義手楽器『Musiarm(ミュージアーム)」。慶應義塾大学大学院メディアデザイン研究所(以下KMD)のEmbodied Media Project(身体性メディアプロジェクト)が出展したプロダクトのひとつだ。義手業界のエンターテイメント性向上のため開発されたというMusiarmについて詳しく知るために、開発者の畠山海人さんを訪ねた。

渋谷の道元坂上付近にある、雑居ビルの3階。お台場の日本科学未来館、慶應日吉キャンパスと並ぶ、彼らの研究拠点のひとつだ。KMDにも様々なプロジェクトがあるが、Embodied Media Project(以下EM)とは、主にどんなことを研究しているのだろうか。

「身体性メディア」とは?

「『身体性メディア』とは自身の身体を通して得る様々な経験を、記録・共有・拡張・創造する未来のメディアテクノロジーのことで、人と人、人とモノとのインタラクションにおける身体性を理解し操ることで、楽しさ、驚き、心地よさにつながる新たな身体的経験を生み出すという様々なプロジェクトを行っています。僕らの活動内容は色々とありますが、身体の拡張、例えば触覚をデジタルとしてデバイスをもって再現するというプロジェクトもそのひとつで。最近だと、唐揚げを口に入れて噛んだときの食感を再現したデバイスなどがあります。また、企業と一緒に行う研究も多いですし、親子で楽しめるようなものを使ったワークショップを実施することもあります。

例えば電子書籍でいうと、iPadはフリックするだけで読めますが、「本」というモノである形と「めくる」という動作がデジタルにすることで簡略化されています。でも「本」ならば本来紙の匂いがして、「めくる」という手の質感や動作が大事だと思うんですね。そういったアナログな部分を失わずに活かしつつ、デジタルという技術とコラボレーションしたら、何か面白いことができるのでは、というのがEMの研究の基となる考え方です」

そう答えるのは、昨年の春、KMDに入学したばかりのルーキー、畠山海人さん。もともと高専でエンジニアリングやものづくりを学んでおり、KMDの中ではテクノロジーや身体の拡張、ものづくりに専念できる唯一のプロジェクト、EMに参加した。

「ユーザーがいることを想定してモノを作るわけですが、良いモノを作ったとしてもコネクションやコミュニティがないとメディアに出せなかったり、世に出るまでに時間がかかったり、最悪出せないこともある。KMDはメディアへの露出も積極的にしているので、それをうまく利用して、自分が作ったものをいち早くお披露目していきたいです」

そんな想いで世に放たれたMusiarm。超福祉展で出展されていた1作目はバイオリンやトロンボーン、トランペットをモチーフにしたクラシック寄りのもの。この日見せていただいたのは、つい1週間ほど前に完成したばかりというギターやベースなどの弦楽器をモチーフにした最新バージョンだ。

義手×エンターテイメントで価値を引き出す

Musiarmは、義手と楽器を融合させたものです。僕はものづくりの研究をしていく中で、特に人の身体に興味があり、人間の機構でも色々なことができる手に着目しました。そこで義手を作ろうと思い、色々と調べたり、専門家に話を聞いたりしてわかったのですが、現在義手の技術はモノを掴んだり、離したりといった機能性や、腕の代わりとなるものばかりが追求されていて、例えば脳の筋肉のコントロールで思い通りにピアノが弾けたり、義手をつけて細かい作業ができたりといった研究は、様々な大学機関や企業でされているものの、完成するまでに何十年もかかると言われています。でもスポーツができる義手や、楽器として弾くことができる義手といった、エンターテイメント性の高い義手の開発はほぼされていない。僕はエンターテイメント性の拡張や繁栄を目指して音楽 × 義手 = Musiarmを作りましたが、ゆくゆくはスポーツ × 義手だったり、ライフスタイル × 義手、ファッション × 義手といったプロダクトを開発していきたいと思っています」

Musiarmはターゲットユーザーと一緒に開発された。畠山さんが義手の当事者とエンジニア、義肢装具士の三者が集まるコミュニティMisson ARM Japanに参加し、アイデア出しの時点からディスカッションしたり、当事者の身体の使い方をよく観察し、その人の身体の動きに合わせて設計したのだ。

「先天性(欠損障がい)の方だと、例えばプロのスポーツ選手になるとか、プロのミュージシャンになるといった選択肢が限られてしまい、仕事を見つけることすら困難な状況で、人を魅了するとか、何かパフォーマンスするということがとても難しい現状があります。それをMusiarmのようなプロダクトがあれば補える。目の見えない人だったら、その分他の聴覚だったり、点字を読む触覚だったり、その人だからこそ備わっている身体的特徴や価値があると思っていて、日々鍛えられるそういった才能を引き出し、前に押し出す手助けをしたいと思っています。今まで望んでいた人が、周りから望まれる体になる。僕らが見てかっこいいな、すごいな、そう感じるプロダクトを作りたいんです」

目指すは義手楽器のバンド結成!

Musiarmの弦は畠山さんが作ったオリジナルのゴムのような素材。弦は金属なので錆びてしまい、弦交換をしなければならないが、片手だとその作業は困難なので、交換の必要がない素材を採用している。通常ギターを弾く前に必要なチューニングも、テクノロジーとコラボレーションすることで、ソフトウェアひとつ、ボタンひとつで自動コントロールすることができる。またMusiarmを装着したまま左右に動かすという身体の動作で、エフェクトをかけることも可能だ。

「今はまだ数が少ないので普通の楽器とのセッションになりますが、できればバージョンを増やして義手楽器だけでバンドを組みたいです。最新バージョンがギターなのでメロディが弾けますし、次のバージョンでドラムを入れたら、リズムが刻めるんですよ。」

そう語る畠山さんが目指すのは、あくまでも「ドラムスティックを操り、既存のドラムセットを叩く義手の開発」という発想ではない。

「既存の楽器はギターだったらネックの先に大きくて重たいボディがついていて、それが邪魔で自由な動きができない。身体の一部を楽器にすることで、そういった制限や限界を取っ払った自由な動きができたり、踊り自体が演奏になったりと、従来のバンドとは違うユニークなパフォーマンスができるんです」

一般的な義手は高額な上、重く、見た目がメカメカしくて逆に目立ってしまうということもあり、義手をつけずに生活する人が多いという。しかしパフォーマンスするための義手として、Musiarmはある。

「なんでも簡単にプレイできるのものではなく、練習する過程だったり、人への見せ方だったり、自分自身を押し出していく、自分だからこそこの表現なんだ、というパフォーマンス力だったり、そういったやりがいや楽しさをきちんと補ったものを、体を活用してできる新しい体験として作っていきたい」

「今から生まれてくる先天性欠損障がいの子どもや、楽器を弾いていたけど手を失くして弾くことを諦めてしまった人たちが、ない部分、その余白部分にテクノロジーを入れることで、健常者よりも一歩先にいける可能性を秘めていると思う。彼らはギタリストやバイオリニストのような、義手楽器のプロになれるんです。いわばミュージアムニストに(笑)」

近い未来、ミュージアムニストで結成されたバンドや、オーケストラの演奏を観ることができる日を楽しみにしている。

慶應義塾大学大学院メディアデザイン研究所:KMD
https://www.kmd.keio.ac.jp/ja/

Embodied Media Project
http://embodiedmedia.org/

(text: 朝倉奈緒)

(photo: 河村香奈子)

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