バイオミメティック水中ロボットとは何ですか?従来の水中ロボットと比較して、どのような利点がありますか?

Vesna Keudel-Neureuther
Vesna Keudel-Neureuther
PhD candidate specializing in autonomous robot navigation.

生体模倣型水中ロボットとは、エンジニアたちが海洋生物から「技を盗んで」作り出したロボットのことです。

考えてみてください。魚、ウミガメ、イルカといった生物は、何億年もの間水中で生活してきました。彼らがどのように速く、そして効率的に泳ぎ、複雑な水中環境で柔軟に方向転換するかは、大自然によって完璧に「設計」されています。だから、私たちはもはや単に四角い箱にプロペラをいくつか付けただけのものを作るのではなく、これらの生物を模倣するのです。

例えば、マグロのような形と動きをするロボットを作り、尾を振って前進させたり、オニイトマキエイ(マンタ)のようなロボットを作り、2つの大きな胸びれを羽ばたかせて水中を「飛ぶ」ようにさせたりします。これらが生体模倣型水中ロボットです。


では、従来の(プロペラ駆動の)水中ロボットと比べて、何が良いのでしょうか?その利点はかなり明確です。

  1. 超省エネで、航続距離が長い: 従来のロボットはプロペラで無理やり推進するため、まるで水中を扇風機で風を送るようなもので、エネルギーの無駄が多いのです。一方、生体模倣型ロボットは魚の泳ぎ方を模倣し、効率的な動きをするため、エネルギー効率がはるかに高いです。同じ量の電力で、より遠くまで泳ぎ、より長く活動できます。

  2. 非常に静かで、「偽装」に優れている: プロペラが回転すると大きな騒音が発生し、水中の魚群はすぐに逃げてしまいます。しかし、生体模倣型ロボットは尾を振ったり、ひれを動かしたりして進むため、音がはるかに小さいです。これは、海洋生物をそっと観察したい科学者や、隠密に任務を遂行する必要がある軍事用途にとって、非常に重要です。魚群に紛れて発見されないことさえ可能です。

  3. 俊敏で、動きが柔軟: 従来のロボットは通常、動きが鈍重で、旋回やUターンが不便です。しかし、生体模倣型ロボットは本物の魚のように、素早く小半径で旋回したり、急停止したり、後退したりすることもでき、サンゴ礁や沈没船の内部といった狭く複雑な場所でも簡単に探査できます。

  4. 環境により優しい: プロペラが高速回転すると、水底の泥や砂を巻き上げて水を濁らせたり、水草に絡まったり、小動物を傷つけたりする可能性があります。生体模倣型ロボットの動きははるかに穏やかで、周囲の環境への干渉が非常に少なく、まさに「穏やかな訪問者」のような存在です。

要するに、生体模倣型水中ロボットとは、大自然という最高のデザイナーから学び、生物が何億年もの進化で培ってきた「知恵」をロボットに応用することで、水中での性能をより一層向上させたものなのです。