宇宙で地に足をつける。――SIT Academic Column

アポロ11号のニール?アームストロング船長が月面をその足で踏みしめて50年。以来、現在では多くのロボットが人類の宇宙探査においてその任に当たっている。一般に宇宙ロボットといえば、天体の軌道を周回する軌道上ロボットや、月や惑星の探査を行う探査ロボットに大別される。そしてローバとも呼ばれる探査ロボットは、着陸した天体上を探査のために自律的に走破することが求められる。システム理工学部機械制御システム学科の飯塚浩二郎教授は、こうしたローバをはじめとした未開拓?不整地地盤を走破する移動ロボットシステムの構築に取り組んでいる。

月や惑星の表面には粒子の非常に細かい堆積層（レゴリス）があり、通常のタイヤや車輪では徐々に沈下しながら走行悪化を招き、最後にはその場から前進も後進もできずにスタックに陥る問題があった。そこで地面との接地圧を小さくするために、車輪数を増やす、車輪のサイズを大きくする、あるいは（一般的にはキャタピラやクローラと呼ばれる）履帯を採用するなど、ローバの走行機能は常にレゴリスでのスタックの対処を念頭に置いた開発が行われてきた。一方で、これらの手法では質量が増加するなどの問題がローバの小型軽量化を阻む。こうした月?惑星面を走破する上での「ハードル」を前に、飯塚教授が考案し研究を続ける2つの機構がある。

そして2019年６月、新たに考案?発表したのが、振動によって周囲の地盤を固めることで脚が滑ることなく走行できる機構だ。振動によって地盤の粒子が移動し、密度が上がることで滑りを防ぐ仕組みだ。

こうした月面探査ローバの車輪機構の研究と並行して取り組んでいるのが、タイヤの剛性が変化する空気レスタイヤの開発。レスキュー車両への応用のためだ。災害レスキュー車両は、被災地に駆けつける際は高速道路などアスファルトで整備された路盤だけでなく、被災地では散乱する瓦礫によるパンクのリスク、あるいは大雨や氾濫した川水などでぬかるんだ軟弱地盤の走行というそれぞれ様相のまったく異なる地盤を走破する必要がある。それに対応するだけの交換用タイヤを積載しようとすれば必要な物資や運搬物を積載するスペースを圧迫し、タイヤを交換しようにも被災地から遠く離れた場所で行う必要があってレスキュー隊員の大きな負荷になるなど、被災地の中心近くで活躍するには課題が多くあった。そこでパンクや破損が無く、剛性を変化させて接地状態を調整できる災害地域走行用の空気レスタイヤの開発に取り組んでいる。ほかにも水田のあぜの急斜面を滑り落ちることなく走行できる、キャンバー角（正面から見た車体に対する車輪の傾き）が可変する草刈りロボットの開発も進めている。

「チャンスがあれば宇宙を目指したい」と研究テーマについて語る飯塚教授が、次に狙うのは月?惑星の「地中」だ。ドローンで空を、ローバで地面を支配した人類は、地中にはまだ到達していない。月?惑星面掘削ロボットの研究には各機関が取り組んでいるが、地球上でも大がかりな機器を要する掘削作業の宇宙空間における困難さは想像に難くない。だがレゴリスや地層の堆積の厚みは、すなわちその場の時の積み重ねであり、隕石の衝突や水の痕跡など、得られるであろう情報は無数に想像できる。こうした魅惑の未踏の地を掘り進められたその先に、人類の宇宙開発の新たな一歩が刻まれるだろう。