カシャカシャ、とロボットの指がピアノの鍵盤に触れ、「ふるさと」のメロディを優しく奏でる。NHK連続テレビ小説「半分、青い。」で5月に放送された、印象的な1シーンだ。このロボットの手を製作した東京都立産業技術高等専門学校医療福祉工学コースの深谷直樹准教授は、独自の“からくり”による機構を使った高性能ロボットハンドの研究開発を行っている。ロボットハンドの現在地と未来予想図を、深谷氏に伺った。

人間の手や指の構造を模倣、
さまざまな形状の物を掴めるように

深谷氏が開発したロボットハンドの特徴は、とても単純な制御だけで、さまざまな形状の物を掴むことができる点にある。従来のロボットハンドには、果物や工具のように一つひとつの形や重さがバラバラなものを持つことが難しいという課題があった。指の一本一本、関節の一つひとつにセンサーやモーターを組み込み制御する方法では、多数の電子部品を制御する複雑なプログラムが必要となる。その分操作やメンテナンスの難易度が高く、電力の大量消費や耐久性といった点からも産業利用には壁があったのだ。

この課題を解決しようと深谷氏が考えたのが、独自の“からくり”だった。“からくり”とは、電子制御に頼らず望ましい動作を実現する機械装置の構造的な仕掛けを指す。

「人間の手や指の微妙な構造を模倣した独自の“からくり”を開発しました。すべての関節が機械リンクで結合していて、物体に馴染み、自動的にバランスを取るというもので、協調リンク機構と名付けています。センサーは使わず、基本的には1個のモーターのみで5本の指を動かします。

具体的にどう動かすかというと、つまみを引くだけ。私たちは普段、物を掴むときに“まず親指の関節を30度曲げて……”なんて思いませんよね。それと同じで、直感的に引くだけで勝手に手前にある物に巻き付くという構造なんです」

これまで、業界ではロボットの指は人間が設計した通り、1ミリ単位で精密に動くものという先入観があったと深谷氏は話す。それによって制御が複雑になっていった。しかし、過程はどうあれ、最終的に物を掴むことができればいいはず。こう考えて仕組みをシンプルにしたことで開発に成功した。

「人差し指と中指だけで、薬指と小指はねじれないんです。物を持つときに親指と人差し指・中指を使うことが多いから、ここだけ進化したのでしょうね。いままで見てきた解剖学の文献には載っていなかった発見でした」

解剖学や人間工学といった分野も横断しながら、深谷氏は少しずつロボットハンドを人の手に近づけている。

“からくり”を応用した3種類のロボットハンド

本研究の枠組みは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業において、ダブル技研と共に行っている。3者は今年1月、“からくり”を応用したロボットハンドを3種類発表した。「F-hand」「New D-hand」「オリガミハンド」だ。

「F-hand」は、人間の手の構造や大きさを模倣した5本指のロボットハンド。前述した果物や工具のほか、ストローなどの細いもの、3kg程度の荷物も持つことができる。

用途として想定しているのは、農作物の収穫や食品工場での箱詰めなど。将来的には、インフラ関係の設備メンテナンス、建築現場での施工、災害現場など危険を伴う場所での作業、家事ロボットとしての食器洗いや掃除などを代替していくことを見込んでいるという。

「New D-hand」は、前述の“からくり”、協調リンク機構を持つ指を3本にすることで「F-hand」とは違った特徴を持たせた産業用ロボットハンド。より大きくて重い物を掴むことができるのが特徴だ。物流・製造業における搬送、組み立て、加工工程等に適していて、既にダブル技研を通じて自動車メーカーや研究所などで使用されている。

金属でできた上記2つのロボットハンドと違い、「オリガミハンド」はその名の通り一枚の紙でできたロボットハンドだ。レーザーカッターで切り出した紙を折り曲げてのり付けするだけの簡単な構造で、つまみを引くと指が曲がる。

鮭やコロッケなど傷つきやすいものを優しく掴める上、金属部品などの異物混入リスクがないため、弁当の具材詰めなどに向いている。縮小・拡大印刷するだけでさまざまなサイズになり、プラスチック段ボールに印刷し強度を増すことも可能。安価で使い捨てができるので、介護ロボや手術ロボなど衛生が求められる現場での活用も期待されている。

なお、「半分、青い。」に登場したピアノを弾くロボットハンドは、「F-hand」を応用し、見た目を昭和55年に開発されたロボットWABOT-2に似せて製作したもの。実際のWABOT-2は指先でタンタンタンと力強くピアノを弾くというが、番組制作スタッフからの「ヒロインの幼なじみが夢を見つけるシーンだから、ドラマチックにしたい」という要望を受け、ロボット的になりすぎないよう、柔らかく滑らかに演奏したという。F-handが人の手に近い構造を持っているからこそ可能になった演奏だ。

後編につづく

深谷 直樹
東京都立産業技術高等専門学校荒川キャンパスものづくり工学科医療福祉工学コース准教授。工学博士。ものづくりを中心とした医療福祉・ロボット関連の研究を行う。

世界の日常を一変させた新型コロナウイルス。人類は、この難局にまだ光明を見出せていないが、大阪の企業、株式会社いけうち が開発した技術が、コロナ対策の有効な手段になるとして、にわかに世界から注目を浴びている。“霧のスペシャリスト”として知られる同社が作り出したのは、人に噴霧しても濡れない、驚くほど微細な（10ミクロン以下）霧。ドライフォグと呼ばれるこの霧を使って次亜塩素酸水を噴霧すれば、短時間で安全にコロナウイルスを死滅させられるという。その驚くべき技術に迫る。

合理的かつスピーディに
ウイルスを死滅させる

1954年に、現名誉会長の池内 博氏が、輸出貿易商社として創業した株式会社 いけうち。その後、スプレーノズルの開発に着手し、1961年に世界初のセラミックスプレーノズルの生産に成功した。

それから半世紀以上、「霧のいけうち®」として同社は世界に名を馳せ、国内でもトップシェアを誇るノズルメーカーとして業界を牽引してきた。

そんな「いけうち」を代表する技術の結晶が、ドライフォグと呼ばれる微細な霧だ。霧そのものの応用研究を進め、オリジナルの実用化製品を数多く生産しているのは、世界のノズルメーカーのなかで「いけうち」以外にない。ドライフォグを標榜する製品は数多くあるが、高精度のものはいけうちにしか作れない。

ドライフォグは本来、加湿を目的に開発された。自動車工場や製紙工場、造幣局など、その活躍の場は広い。夏に駅や百貨店などに設置されている冷たい霧を発生させるミストシステムにも「いけうち」のノズルが使われているという。

一般的に霧とは、粒子径が10〜100ミクロンの液体だが、ドライフォグの平均粒子径は、10ミクロン以下。さらに自社で開発したAKIJet®ノズル（1979年）を使用すると、平均7.5ミクロン程度となる。微粒子は、あまりにも細かいため付着しても水滴になることはなく、直接触っても濡れない。

すなわち、この技術を応用してウイルスを死滅させる薬剤を人が多数いる空間で噴霧すれば、濡れによる心配はなく、あらゆるところに付着したウイルスの除去が可能になる。しかも微粒子は衣服や空間の細かな部分まで入り込むため、精度の高い除菌効果が期待できるという。

ちなみに、ドライフォグほど微細な霧ではない場合、電子機器などの精密機械がある場所では、濡れてしまうため使用ができない。また、エタノール消毒液をガーゼなどに染み込ませて物や人の表面を拭き取る清拭法では、時間と労力がかかるうえ、手の届かない範囲には利用できない・清掃中に汚れたガーゼなどから汚染を拭き広げてしまうという問題点がある。

ドライフォグはそれらの難点を克服して、合理的かつスピーディにウイルスの除去ができるのだ。

また、付着したウイルスと同様に、感染を食い止めるには、浮遊するウイルスの除去も必須になる。新型コロナウイルスに限らずウイルスの大きさは、0.1ミクロン程度であるが、単体では存在せず、人の唾液などに飛沫同伴して、目に見えない形で浮遊している。飛沫の大きさは、10ミクロン前後。ドライフォグは同程度の大きさであるため、極めて効果的に殺菌できる。

スピーディに極めて多くの粒子を発生させるドライフォグを使えば、空間内の付着ウイルスも浮遊ウイルスも同時に死滅させることができる。

イタリアではコロナ対策として
活用し始めている

まだまだ感染拡大が抑え込めていない日本はもちろん、世界各国で、このドライフォグをできるだけ効果的に活用することは急務だと思われるが、いくつか課題もある。

2017年に、米・航空会社から相談を受け、「いけうち」は、ドライフォグをコードレスで使用できる背負型噴霧装置、Dry-Fog HIGHNOW®（ドライフォグハイノウ）を開発した。機動力が高く、使い勝手も良い同プロダクトは、あらゆる場所での使用が可能でウイルス対策にも適しているが、大規模に量産することは難しい。

もしドライフォグを、積極的に使用する場合、現状の生産スピードでは、日本全国のあらゆる機関（特に院内感染が問題となっている病院や小中学校）で常備することは難しい。より的を絞った活用方法を模索する必要がありそうだ。

左がバックパックタイプのDry-Fog HIGHNOW®（ドライフォグハイノウ）。右は、可搬式定置タイプの噴霧ユニットAKImist®“E”Tセット。ウイルス等の除去を行う場合は、「いけうち」がすでに商品化している次亜塩素酸水（商品名「クレジア水」：１箱20リットルあたり１万3200円（税込））を使用する。次亜塩素酸水の対ウイルス効果と安全性は、アメリカの国際安全衛生センター（CDC）で実証済みだという。

ただ、世界ではもうすでに、このドライフォグを新型コロナウイルス対策に活用し始めている国がある。アメリカに次いで多くの死者を出している（４月21日現在２万4114人）イタリアだ。

「いけうち」のノズルを使ったドライフォグで、駅構内やスーパーマーケット、トイレなどを積極的に除菌し、一定の効果を上げているという。

「これは戦争であり、戦争に勝つためには守るだけではなく攻めなければならない」。そう語った、いけうち現会長の池内 博氏。

攻めるには、言わずもがな武器が必要となる。ドライフォグは、この戦いに劇的な変化をもたらす、待ち望んだ武器のひとつとなり得るかもしれない。

画像提供：株式会社いけうち