カメレオンやイカのような生き物は、周囲の環境に合わせて皮膚の色や模様を簡単に変えることができます。しかし、その巧妙なカモフラージュ技術をロボットで再現するには、韓国の研究チームによる驚異的な技術が必要でした。そして今、彼らはロボットに人間から身を隠す力を与えました。ちょっと待ってください、私たちはこれを完全に考え抜いていたのでしょうか？
コウイカは、皮膚の筋肉を収縮させることで色素胞と呼ばれる小さな有色細胞の大きさを変化させ、その視認性を高めることで外見を変えることができます。これは、画面上の色付きピクセルが明滅して画像を大きくするのと似ています。カメレオンは、色素を含む皮膚の層と、その下のグアニン結晶を含む細胞でできた層によって、少し異なる方法でカモフラージュを行います。筋肉が収縮するとこれらの結晶の間隔が変化するため、反射する光の波長も変化し、カメレオンは周囲の環境に合わせて様々な色を作り出します。
どちらのアプローチも、母なる自然がステルスと安全を守るために用いた最も巧妙な方法の一つです。カモフラージュ技術により、獲物も捕食者もこれらの生物を見つけるのが困難になりますが、その仕組みは未だに私たちの工学技術の域をはるかに超えています。調整可能なカモフラージュを実現する最も明白な方法は、サムスンのGalaxy Foldスマートフォンなどに搭載されているフレキシブルフラットパネルディスプレイ技術を活用することですが、これらのスクリーンは非常に壊れやすく、柔軟性にも限界があります。一方、カメレオンの皮膚は、色を変える能力を失うことなく、動物の形に合わせて容易に変形することができます。
ソウル国立大学と漢陽大学の機械工学者とエンジニアからなるチームが、ネイチャー・コミュニケーションズ誌に最近掲載された論文で、フレキシブルOLEDを使わずに、独自に設計した多層人工皮膚を用いるという、異なるアプローチを詳述しています。この手法は、解像度が低く細部も少ないものの、画面と同様に機能しますが、壊れやすさは低減しています。
人工皮膚の最上層は、分子の配列構造によって異なる色を発色できる液晶インクの薄い層で覆われています。赤、緑、青の色を混ぜ合わせることで様々な色合いを作り出すことができますが、筋肉の動きに反応するのではなく、加熱されると液晶の配向が変化するのが特徴的です。ロボットカメレオンの皮膚の色を発色する最上層の下には、電流を流すとヒーターとして機能する銀ナノワイヤーの層が複数あります。研究チームは、ロボットの裏面に設置された複数の光センサーが検知した情報に基づいて、ナノワイヤー層を特定の温度まで正確に加熱し、カモフラージュに必要な正確な色を作り出すことができるカスタムコントローラーを設計しました。
ロボットカメレオンは、本物のカメレオンほど素早く色を変えることはできません。人工皮膚が歩行する物体に色を合わせるのに約0.5秒かかりますが、研究者たちは、銀ナノワイヤーと液晶の温度変化を加速させる冷却機構を追加することで、応答時間を改善できると考えています。また、ロボットは本物のカメレオンのように周囲の細部に色を合わせることはできませんが、研究者たちは自然界に見られる様々な質感を考慮し、ロボットが外層にドットやストライプなどの様々なパターンを適用できるようにすることで、色を変える皮膚がより自然に見えるようにし、周囲の環境によく合うようにしています。
動きの遅いロボットカメレオンの実用的用途はそれほど多くありませんが、その研究には確かに興味深い可能性が秘められています。世界の軍隊は長年、自然のカモフラージュ技術を再現しようと試みてきましたが、この新たな研究は、軍用車両、さらには兵士が着用する制服でさえ、周囲の地形の色や模様に適応する方法をついに提供するかもしれません。しかし、この技術は普通の古い車にも応用でき、夏は明るい色合いで太陽光や熱をよりよく反射し、冬は暗い色合いで熱を捕らえて車内を暖かく保つことができるでしょう。
