私たちが身体測定やスポーツで十分に体感しているように、「ジャンプ」は、動作自体はシンプルであるものの、その記録を伸ばすことは簡単ではありません。
ジャンプは誰もができますが、より高くジャンプすることは難しいのです。
これはロボットでも同様であり、高くジャンプするロボットを生み出すためには、単に大きなエネルギーを発生させるだけでなく、それらを上手く活用できる構造を設計しなければいけません。
最近、イギリスのマンチェスター大学（University of Manchester）に所属するジョン・ロー氏ら研究チームは、シンプルなバネ駆動ジャンピングロボットの設計理論を構築しました。
彼らによると、「将来的に120mの高さまでジャンプできる」とのこと。
これは、自由の女神像を簡単に跳び越えるほどの大ジャンプです。
研究の詳細は、2024年5月21日付の科学誌『Mechanism and Machine Theory』に掲載されました。
目次
- エネルギーを全放出する前に地面を離れてしまう！ジャンプの難しさ
- シンプルだけど自由の女神像を跳び越えるかもしれない！
エネルギーを全放出する前に地面を離れてしまう！ジャンプの難しさ
ほとんどのジャンピングロボットはバネに依存しています。
バネは変形に伴い弾性エネルギーを蓄えるため、これを解放することで、高く跳び上がることができるのです。
この原理を利用したジャンピングロボットは、これまでにたくさん考案されており、これらのロボットには、移動が困難な地形（洞窟、森林、他の惑星など）を探索することなどが期待されています。
しかし、こうしたジャンピングロボットは、「そこまで高く跳べない」ことも少なくありません。
では、どうしてジャンプ専門のロボットが高く跳べないのでしょうか。
それは、バネのエネルギーが完全に解放される前に足が地面から離れてしまうからです。
これはつまり、蓄えられた弾性エネルギーが運動エネルギーに完全に変換されていないということになります。
また逆に、ロボットの離陸のタイミングが遅れてしまっても、高く跳びあがることはできません。
さらに、ジャンプ型のロボットは、設計がさいてｋジャンプの軌道が左右に逸れたり回転してしまい、上昇エネルギーを無駄に消費してしまいます。
今回、ジョン・ロー氏ら研究チームは、それらの課題に取り組むことにしました。
彼らはジャンプ機構を分析することで、効率的ではないエネルギー変換が、回転運動やバネの下にある質量にもとづく「慣性の効果」に起因することを発見。
そして、そのマイナスの効果をなるべく無くしたシンプルな設計を生み出すことに成功したのです。
