エンジニアたちは、卵やブドウのように繊細な物体を傷つけずに持ち上げることができるロボットを開発しましたが、物体に実際に触れることなく持ち上げて操作できる新しいグリッパーの設計を使用することで、最も小さく壊れやすい部品でもすぐに扱えるようになります。
これは、スター・ウォーズ映画を観る価値があるものにしている、ジェダイが振るう神秘的なフォースの力を彷彿とさせるトリックだが、ここでは微小なミディクロリアンは使われておらず、魔術も使われていない。チューリッヒ工科大学の元博士課程学生であるマルセル・シュック氏は、音響浮遊と呼ばれる技術を用いて、現在製造業を席巻しているロボットの能力と精度を向上させた。
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コンサートで大型スピーカーの爆音を顔に感じたことがあるなら、音響浮遊の基本原理はすでにご存知でしょう。巨大なスピーカーの代わりに、小型のトランスデューサーが人間の耳には聞こえない超音波を発生させ、複数の音波が交差する部分に圧力点を作り出すように集束させます。これらの圧力点は目に見えませんが、小さな物体を捕らえ、まるで空中に浮かんでいるかのように見せることができます。近年では、これらの音波を操作することで物体を動かしたり、位置を変えたりできるというデモンストレーションも行われています。
最も繊細なロボットグリッパーでさえ、半導体製造に使用される極小部品や、複雑なアナログ時計の製造に使用される部品を扱うには扱いが厳しすぎるでしょう。さらに、汚染の問題もあります。微細な汚れやゴミがグリッパーから対象物に簡単に付着してしまう可能性があります。そして、多くの製造分野において、最終製品が適切に機能するためには、部品を清潔に保つことが不可欠です。
シュック氏は、開発中の超音波グリッパーは最先端技術であるにもかかわらず、コスト面でもメリットがあると指摘する。現在、工場向けに設計されたロボットは、非常に特殊な部品や物体の取り扱いに特化してプログラムされている。歯車であれば容易に持ち上げて操作できるが、全く異なる物体を目の前に置くと、事前に設定されたタスクを実行するのに苦労する。研究者たちは、様々な物体を掴めるグリッパーの開発に取り組んでおり、人工知能ベースの画像処理システムと組み合わせることで、ロボットが見たことのない物体の取り扱い方を自ら理解できるようにしているが、このアプローチには依然として限界がある。
音響浮遊は、多様な物体を扱えるロボット開発の鍵となる可能性があります。ハードウェアはそのままで、ソフトウェアで超音波の強度と周波数を調整することで、実際に持ち上げる圧力点のサイズと位置を変えることができます。このアプローチは依然として非常に小さく軽い物体に限られますが、インテリジェントな画像システムと組み合わせることで、ロボットは異なる物体を掴むタスクのたびに再プログラムする必要がなくなります。その結果、工場はロボットの頻繁な再設計や再設定に必要なダウンタイムに費用を費やす必要がなくなります。
しかし、このアプローチが実用化されるまでには、まだ数年かかるでしょう。音響浮遊は数十年前から知られている現象ですが、音波で浮かせるには物体が非常に小さく軽量でなければならないため、実用化は困難を極めてきました。しかし、あらゆる電子機器が小型化していることを考えると、音響浮遊は、ついに解決すべき課題を解決したと言えるかもしれません。
