人間の指の動きまで完全模倣する超高性能ロボットハンド、攻殻機動隊の世界が現実へ

従来のロボットハンドは構造的に人間と同じような動きをすることが難しいのですが、人間の手の骨格をレーザーでスキャンし、データを3Dプリンターで出力することで、複雑な動きを可能にする関節や筋肉に当たるヒンジやジンバルを搭載し、5本の指で人間の手の動きを精密に模倣する高性能なロボットハンドが実現しました。

This Is the Most Amazing Biomimetic Anthropomorphic Robot Hand We've Ever Seen - IEEE Spectrum
http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/medical-robots/biomimetic-anthropomorphic-robot-hand

実際に高性能ロボットハンドがさまざまな動作をやってのけるデモンストレーションは、以下のムービーから見ることができます。

The Highly Biomimetic Anthropomorphic Robotic Hand on Vimeo


従来の精度をはるかに上回るロボットハンドを開発しているのは、ワシントン大学のZhe Xu博士とEmanuel Todorov博士。Xu博士の手にはさまざまなコード・機器類が取り付けられており、右側にあるロボットハンドが博士の手の動きに連動するようになっています。

手に握って拳を作ったり……

人さし指を立てたり、指の1本1本まで動く様子をデモンストレーションしています。わずかに反応の遅れがあるものの、ロボットハンドはほとんどリアルタイムで複雑な動きを見せています。手首から下には10個のDynamixelサーボを搭載しており、人間の腕の筋肉の動きを模倣しているとのこと。

場所が変わり、形状の異なるいろいろな物体をつかむというデモンストレーションがスタート。1つ目は小さなボールで、右手でロボットハンドにボールを渡し、左手でつかむと、ロボットハンドがボールをきゅっと握りました。指が5本ではなく2本や3本のロボットハンドも存在しますが、ワシントン大学のロボットハンドはまるで人間と同様に複数の指を組み合わせてボールをつかんでいるのがわかります。

薄いCDもこの通り。

テープを親指と人さし指で持つ、という緻密な動きも問題ありません。

5本の指をフルに使ってサイフを握ることも可能。

人間と同じような持ち方でペンをとることもでき、紙があれば文字を書くことすらできそうです。

小さくて薄いカギを1つだけつまむ、という動作まで難なく実証しました。

ムービーはこれで終わりですが、他にもコイン・皿・紙幣・タオル・コーヒーカップなど、数多くの道具を持ったりつかんだりすることができるようです。

Xu博士によると、従来のロボットハンドの構造では、特に複雑な関節を持つ親指の運動を再現することが難しいそうです。関節の軸が完全に固定されていない動きを再現するため、3Dプリンターで人間の手の骨を出力し、人間と同じ可動域を持つ関節の相当物を取り付け、さらに伸筋や屈筋腱に取って代わる強度の弦や、軟組織としてゴムシートなどを使用したことで、限りなく人間の手の生体の動きをロボット工学的に模倣することに成功しているとのことです。