[Drone Design]Vol.17 進化する昆虫の機能をモデルにした極小ドローンたち

昆虫をモデルにしたドローンの研究開発は以前からいろいろ進められていますが、これまでは姿形も昆虫に似せて同じように飛ぶという研究が多かったような印象があります。最近ではそうしたバイオミミクリーな研究よりも、昆虫の持つ機能に着目することで、新たなドローンをデザインしようとする研究が進められています。

トンボからインスピレーションを受けて開発された「Skeeter」

Animal Dynamics社が開発した昆虫型ドローン「Skeeter」

Animal Dynamicsはその名のとおり、様々な生物の生態を詳細に研究したバイオメカニクス技術を実現するために設立された企業です。これまでに昆虫や鳥をモデルにしたドローンを開発しており、トンボからインスピレーションを受けて開発された極小ドローン「Skeeter」が注目を集めています。

当初のデザインではもっと昆虫に近い見た目をしていた

Skeeterは最初のデザインではトンボというより4枚の羽根を持った昆虫のような形をしており、そこから開発が進み、ボディの四方にプロペラのような羽根が生えたデザインになっています。この羽根によって効率的に高速な移動ができ、強い突風が吹いてもホバリングで位置を保つことができます。これまでの昆虫型ドローンで課題とされていたバッテリーについても、羽根の羽ばたきによって供給することができ、Skeeterが注目を集める理由の一つになっています。

「Skeeter」の紹介ビデオ

サイズは8インチ（約20cm）で重さはわずか200gしかなく、それでいてカメラとGPSも搭載されています。時速約40kmに近い時速で障害物を避けながら自律的に飛行することができ、飛行中の音もかなり静かに抑えられています。ソフトウェアの開発には4年の歳月が費やされたとのこと。これほど高性能に設計されている理由は、軍から資金を受けてスパイドローンとして開発されているためで、最初の用途としては短距離を監視するプラットフォームとして使われています。もちろんそれ以外にも応用範囲は幅広く、農業、測量、探索救助にも活用することが想定されています。

昆虫に代わって植物の受粉を助けるドローン

生物工学やナノテクノロジーを研究する北陸先端科学技術大学院大学の都研究室では、世界的な減少が問題になっているミツバチなどの昆虫に代わってドローンを使い、農作物や植物の花粉を授粉させる方法を研究しています。最初に開発されたプロトタイプは、市販の極小ドローンの下部に粘着性ゲルを塗布した動物体毛を取り付け、花粉を受粉させることに成功しました。しかしながら、市販のドローンは自律機能が搭載されていないためコントロールが難しく、花を傷つけてしまうことから別の方法を考える必要がありました。

極小ドローンをベースにした授粉するドローンのプロトタイプ
写真提供：都英次郎

新たにドローンからシャボン玉を発射して授粉する方法が開発された
写真提供：都英次郎

そこで考えられたのが花粉を含んだシャボン玉をドローンから発射して授粉させる方法でした。ローターから発生する気流を使ってシャボン玉を飛ばす機構を考え出し、市販のドローンに取り付けて使うことができます。プロトタイプで実現可能性が見えたことから研究室では次のステップとして、植物に安全なシャボン玉と効率的に授粉ができるドローンの研究にも着手しています。

そして、オーストラリアのアデレード大学機械工学部の学生たちが、植物の授粉を助ける昆虫モデルのドローンを開発したことが発表されています。韓国の研究者と協力して開発しているドローンは、花粉を花から花へ移動させるために細い管のようなものを備えており、ドローンの見た目はミツバチというよりカゲロウに近く、ボディは精密な機械で構成されているように見えます。

プロトタイプが完成したばかりで、実用化するには飛行を制御するシステムをはじめ、数多くの改良を重ねる必要があるといいますが、アイデアとしては十分可能性を感じられる内容になっており、今後の進化が期待できるとのこと。こうした具体的な用途が出てきたことで昆虫をモデルにしたドローンは、さらに革新的なデザインの登場が期待できそうです。