この画像を大きなサイズで見る手のひらサイズのロボットが、カエルのように大きく跳ねて足場の悪い道を進み、水の中を泳ぐ。
アメリカの研究チームは、特殊な金属の棒をモーターでねじり、限界で一気に弾けさせる脚をもつロボットを完成させた。
脚はデコピンのように力を溜めて一瞬で放つため、小さなモーターでも力強いジャンプを生み出せるのだ。
この研究成果は『Science Advances』誌（2026年9月18日付）に掲載された。
参考文献：
- Small Robot Propulsion: Low-Power Twisting Enables Hopping, Swimming | Newswise
小さなモーターの力をジャンプに変える弾ける脚
小型ロボットは、重くて強力なモーターを搭載する余裕がないため、力が足りず、柔らかい地面や障害物に行く手を阻まれてしまうという課題を抱えていた。
アメリカのカリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）とミシガン大学の研究チームは、小さなモーターでも強い力を出せる脚を考案した。
研究チームが開発した長さ約11cm、重さ約98gのカエル型ロボットは、ニッケルとチタンの合金「ニチノール（Nitinol）」の細い棒を脚に使っている。
ニチノールは、大きく曲げても元の形に戻る性質を持つ金属だ。
この画像を大きなサイズで見る曲げた棒をねじると、ゆっくり形を変えるだけの場合と、ある瞬間にパチンと弾ける場合がある。
研究チームは計算とロボットアームを使った実験を重ねて、棒がどんな形のときに確実に弾けるのかを調べ、確実に弾ける形として棒をらせん状に曲げた脚を設計した。
ロボットに内蔵された小さなモーターは、らせん状の棒をゆっくりとねじって、限界までエネルギーを溜め込む。
棒は限界に達した瞬間、別の形へ一気に弾ける。デコピンのように溜め込んだ力を一瞬で放出した脚が地面を強く蹴り、ロボットの体を空中へ跳ね上げる。
モーターはロボットが空中にいる間に逆回転して脚を元の形に戻し、次のジャンプに備える。
この画像を大きなサイズで見る硬い脚が立ち往生する草や布の上も跳ねて進む
研究チームは、木材、アクリル板、布、革、草、砂の6種類の地面でロボットを走らせた。
ロボットは木の上では1秒間に体長の3倍以上にあたる約35cmを進み、自分の背の高さをわずかに超える高さまで跳び上がった。
研究チームは比較のため、同じ部品を使い、脚だけを曲がらない硬い素材に変えたロボットも用意した。
硬い脚のロボットは、草や布の上では足元が沈み込んだり滑ったりして力が逃げてしまい、ほとんど前に進めなかった。
弾ける脚のロボットは、同じ草の上を硬い脚のロボットの約9倍、布の上では約25倍のスピードで跳ねて進んだ。
2台が使う電力はほぼ同じで、弾ける脚のロボットは、脚に溜め込んだ力を一気に放出することで速さを生み出していた。
硬い脚は地面を押し続けて進むため、柔らかい地面では力が逃げやすい。弾ける脚は一瞬の蹴りで空中へ飛び立ち、崩れやすい地面を押している時間が短いため、力が逃げにくい。
水かきをつけて泳ぎ、階段も跳ねて上り下りする
研究チームは電子部品を防水し、脚に小さな水かきを取り付けた。ロボットは水に飛び込み、1秒間に体長の約半分の速さで泳いだ。
ロボットは2本の脚を別々に動かすことで素早く向きを変え、跳ねるタイミングを変えることで後方宙返り（バックフリップ）を連続で行うこともできた。
小さな階段を跳ねて上り下りし、遠隔操作で小石の散らばる屋外の砂地を進むことにも成功した。
光センサーを載せたロボットは、明るい方向へ自分で進むこともできた。
この画像を大きなサイズで見る極小ロボットも開発の視野に
今回のロボットは研究用の試作機で、ジャンプのたびに脚を元に戻す時間が必要になる。泳ぐ動きも、まだ水中向けに改良されていない。
研究チームは今回の実験で、大きなモーターを使わなくても、金属の棒の形とねじり方を工夫すれば力強く跳べることを示した。
UCLAのハリド・ジャウェド准教授は、棒が鋭く弾けるか、ゆっくり形を変えるかを決めるのは、棒の大きさではなく形だと説明している。
棒の形が同じなら大きさを変えても同じように弾けるため、研究チームは、幅が数mmしかない極小のロボットにも同じ設計ルールを使えると考えている。
大きなモーターを積めない小さなカエルのようなロボットが、草むらを跳ねて抜け出し、泳いで進む日が来るかもしれない。
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