慶應大学が開発した人間用ロボット尻尾『Arque』 世界中の話題をさらった理由
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人間用のシッポに世界が驚いた！！
人間には進化の過程でなくなってしまった尻尾ですが、ほとんどの哺乳動物と脊椎動物にとって、尻尾は身体の重要な役割を果たしています。
そんな進化の過程を研究する、應義塾大学大学院メディアデザイン研究科の研究チームは、脊椎動物には欠かせない尻尾によって身体のバランスを制御するという機能を、あえて人間にも装着してみたらどうなるのかと、人間装着用のロボット尻尾『Arque』（Artificial Biomimicry－Inspired Tail for Extending Innate Body Functions＝生来の身体機能を拡張するための人工生物模倣にヒントを得た尻尾）を開発し、ロサンゼルスで開催されたテクノロジーとグラッフィックの祭典『SIGGRAPH 2019（シーグラフ）』で発表したところ、世界中の話題になっています。
タツノオトシゴの骨格を模した精巧な構造
論文によれば『Arque』は、生物の構造を理解し仕組みやデザインを真似るBiomimicry（バイオミミクリ）理論に基づいて考案されたもので、タツノオトシゴの骨格構造をベースに、四角柱と複数の関節部が連なった形状をしていて、各関節は４つのプレートとバネ、１つの椎骨で構成。４つの関節部には空気圧式人工筋肉アクチュエータが埋め込まれています。
タツノオトシゴの骨格が参考にされた理由は、その柔軟性と強度のバランスにあるようです。細かな関節が連なった構造は、自然な曲がりを実現しつつも、しっかりとした支持力を生み出せるのだとか。
この空気圧式人工筋肉アクチュエータをエアコンプレッサで駆動させ、８つの異なる方向に沿って尾部を制御するように設計されているそうです。
８方向への制御が可能なことで、人間が前後左右に重心を移動させるあらゆる動きに対応できるわけです。装着者が意識しなくても、尻尾が自動的に動いてバランスを補正してくれる仕組みですね。
体格に合わせてカスタマイズできる設計
長さは約１メートルで十分な重量を持ち、長さをカスタマイズして重量を調整することで、それぞれの人の体格に合わせた適度な運動バランスを得ることが出来るようになっているそうです。
身長や体重が異なる人それぞれに合わせて調整できる点は、実用化を見据えた設計として重要なポイントです。一律のサイズでは効果が出にくい場合もあるため、この柔軟性は大きな強みといえます。
つまりこの人工尻尾を人間の腰に装着することで、身体全体の重心を自動的にトラッキングし、もっとも姿勢の良いバランスを取ってくれるというわけです。
重心のトラッキングをリアルタイムで行うというのは、人間の脳が無意識に行っているバランス調整を、機械が肩代わりするようなイメージです。加齢や病気でその機能が衰えた人にとっては、特に心強いサポートになりそうです。
そもそも脊椎動物において尻尾は、移動に使用したり、周囲把握に使用したり、社会的シグナルに使用したり、身体の平衡感覚を制御したりとさまざまな能動的な機能をもっていると言われています。
尻尾の起源は５億年前の海の中に
ちなみにこの動物の尻尾の起源は、約５億年前の地球上で、まだ陸地に動物が生活せずすべての生き物が海の中だったころの、魚の尾ひれに端を発しています。これが、魚の一部が陸地で暮らすようになり、魚の時のひれだったところは手や足に変わり、尾びれは尻尾に変化していきました。
そして爬虫類になると、尻尾は走る時のバランスに使われるようになりました。哺乳類は爬虫類から進化したと言われていますので一般的には尻尾があるというわけです。
そこから何千年もかけて、人類は尻尾が退化したと考えられていますが、もともとの祖先には尻尾が必需品だったというわけですね。
人間の尾てい骨は、かつての尻尾の名残だと言われています。進化の過程で外見上は消えてしまいましたが、こうして人工的に「取り戻す」試みが始まっているのは、興味深い話です。
高齢者が手ぶらで歩けるようになった実績
そんな理由から実際これを装着してさまざまな動きをテストしていったところ「尻尾が振り子の役割を果たすことで身体のバランスが保てるようになっている」と研究生の一人の鍋島順一氏は話しています。
振り子の動きでバランスを取るという発想は、チーターが高速で走る際に尻尾を使って方向転換するメカニズムとも通じるものがありそうです。生き物の動きをお手本にした設計が、実際に人間の身体でも機能しているというのは、研究チームにとっても大きな手応えだったのではないでしょうか。
さらには、これまで杖がなければ歩けなかった高齢者の方が、なんと手ぶらで歩けるようになったり、バランスが取りにくく歩行が困難な病気の人や、重い荷物などを持つ仕事など、身体を安定させるためにはとても重要なツールとなるにちがいないと話しているそうです。
介護現場や医療リハビリへの応用が実現すれば、多くの人の生活の質を変える可能性を秘めています。一方で、エアコンプレッサを使った駆動方式は装置が大きくなりがちなため、小型化・軽量化が実用化への課題になってくるかもしれません。
まさにこれからの少子高齢化社会では、この人工尻尾は社会の必需品になるかもしれませんね！？
[文・構成／土屋夏彦]
土屋夏彦
上智大学理工学部電気電子工学科卒業。 1980年ニッポン放送入社。『三宅裕司のヤングパラダイス』『タモリのオールナイトニッポン』などのディレクターを務める傍ら、『十回クイズ』『恐怖のやっちゃん』『究極の選択』などベストセラーも生み出す。2002年ソニーコミュニケーションネットワーク（現ソニーネットワークコミュニケーションズ株式会社）に転職。コンテンツ担当ジェネラルプロデューサーとして衛星放送 『ソネットチャンネル749』（現アジアドラマチックTV★So-net）で韓国ドラマブームを仕掛け、オンライン育成キャラ『Livly Island』では日本初の女性向けオンラインで100万人突破、2010年以降はエグゼクティブプロデューサー・リサーチャーとして新規事業調査を中心に活動。2015年早期退職を機にフリーランス。記事を寄稿する傍ら、BayFMでITコメンテーターとしても出演中、ラジオに22年、ネットに10年以上、ソーシャルメディア作りに携わるメディアクリエイター。