ついに、人間の筋肉を超える！？　細く、軽く、しなやかな人工筋肉の誕生　「大学発のベンチャー企業が、新たな人工筋肉を開発した」ーそんなニュースが話題になったのは、ちょうど1年ほど前のこと。s-muscle(エスマスル)とは、2016年4月1日に誕生した東京工業大学と岡山大学の両大学発のベンチャー企業で、その動向に国内外から注目が集まっています。同社の代表である東京工業大学工学院ロボティクス研究分野の鈴森康一教授によると、同社が開発している人工筋肉は、“マッキベン型”と呼ばれるものだそう。今回は、この人工筋肉の特徴と共に、s-muscleの活動についてご紹介します。

s-muscleが開発しているマッキベン型人工筋肉の大きな特徴のひとつは、その細さ。従来の人工筋肉の外径が約10～40mmであるのに対し、わずか2～5mmほど。ゴムチューブの外周にメッシュを編んだ構造で、ゴムチューブ内部に空気を送ることで軸方向に収縮します。

マッキベン型人工筋肉の原理は、1960年頃にアメリカで開発されたもので、現在、複数のメーカーが製造しています．そのほかにも高分子材料や静電気力を使ったものなど、さまざまな人工筋肉の研究が行われていますが、現段階では唯一、実用レベルの収縮率や力の大きさを持つのが、マッキベン型人工筋肉。同教授によると、「収縮率(収縮した長さを元の長さで割った値)が25%程度で、人間の筋肉に比べて3～5倍の力がある」とのこと。どれほどしなやかな人工筋肉であるかーなんとなく想像できたでしょうか？

新型ロボット、福祉介護パワースーツのブレイクスルーに

こちらは、鈴森・遠藤研究室がマッキベン型人工筋肉を使って開発した「人間型筋骨格ロボット」の紹介映像。ご覧になると、しなやかさをはじめとする機能の素晴らしさが、より腑に落ちるかと思います。太りながら収縮を繰り返す様は、人間の筋肉の動きをしのぐ精緻さ！

従来にない、細さ、しなやかさ、軽さ。さらに、力強さも兼ね備えたマッキベン型筋肉は、人間と同じようななめらかな動きを行う人型ロボットや超軽量ロボットなど、新しいロボットへの応用をはじめ、軽く、柔らかく、着心地の良い福祉介護パワースーツやコルセットの開発など、さまざまな用途が期待できます。

2017年春ごろには、顧客メーカーや研究機関と協力して、ロボットや福祉用具などのプロダクトの普及に努めていく予定だそうです。さらに、一般の小口ユーザーにもネット販売を開始する予定とのこと。マッキベン型人工筋肉が、私たちの社会の未来を変える日は、そう遠くないかもしれません。

“実世界で生活できるロボット”を目指し、二脚ロボットの研究を続けるカリフォルニア工科大学の研究所「Amber lab」。彼らは、ロボットを転ばせようとするなどして負荷をかけることで、ロボットの性能を高め進化させてきた。何度も繰り返すそんな実験は、ロボットの歩行に関する新しいアルゴリズムを最適化し、“どんな環境でも二足歩行できるロボット”を具現化しようとしている。さらにそこで得た知見は、ロボット義足の開発にも適用されているという。ロボットの歩き方の進化は、同時に義足ユーザーのあらゆる可能性も高めているのだ。

ロボットの可能性は、義足の可能性でもある

カリフォルニア工科大学にあるAmber（Advanced Mechanical Bipedal Experimental Robotics）Labが目指しているのは、人間が取り組めることであれば、なんでもできるというロボットの開発だ。

同ラボのロボット研究家、アーロン・エイムズ氏は、自分たちが作るロボットは、「芝生も砂利道も、雪や氷の上も歩けるものにしなければならない」と明言する。そのために歩行を数学的に理解し、常に改良を加えることで「ロボットを人間のように、効率的かつダイナミックに、そしてスムーズに歩けるようする」という。

それを実現させるために同氏が率いるチームは、トレッドミル（ウォーキングマシーン）の動きに合わせて歩くロボットを何度も転ばせようとしたりして、常にアルゴリズムを最適化している。ちなみに、歩行するロボットを転ばせようとすることは、「かく乱試験」と呼ばれる。

そうやって得られた数値をもとに、例えばミシガン大学では、ロボットに火の中を歩かせたり、セグウェイに乗せたりと、さらに多様な実験も行われているという。

ロボットにあらゆる負荷を与え、構造化されていない未知の環境でいかに機能させるかを模索する。そうやって人間のような歩行に近づけていくのだ。

さらにAmber Labでは、ジャンプする動作も追求するために、ピストンのように上下に跳ねるロボットの実験も盛んに行われている。それらの試みは、まず単純なロボットで行われ、得られた知見をもとに、より複雑なロボットへと応用されていく。そういった作業を繰り返すことで、ロボットの性能に何が足りないのかが明確化される。

さて、これらのロボットで獲得した成果は、電池式のロボット義足“Ampro”の開発にもすべて適用されているという。

アーロン氏は、「ロボットで目指していることは、すべて義足でも実現したいと思っている」と語る。“Ampro”は膝と足首にモーターが入っていて、バネが組み合わされた画期的なプロダクト。ユーザーの歩いている場所の状況をセンサーで検知して、必要な場合はモーターを作動させる。そしてユーザーと同期させることで動かすという仕組みだ。

「義足を装着した人が走ったり、サッカーをしたり、ジャンプをしたりできるようにする」。Amber Labの開発実験から、ロボットだけでなく、義足の新しい未来も見えてきた。