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 全方向に無制限駆動する歯車――。2021年6月、TwitterなどのSNSがにわかに盛り上がった。関連投稿が1万リツイートを超えるほどに反響を呼んだのは、山形大学と東北大学の研究チームが開発する「球状歯車機構」だ(動画1)。表面に凹凸を設けた球状歯車が全方向(回転3自由度)で動く様子に「ヒト型ロボットの関節部に使えるのでは」といった声が相次いだ。

動画1
(出所:多田隈理一郎氏)

 反響のきっかけとなったのは、21年6月に開催された国際展示会「Japan Drone(ジャパンドローン) 2021」での、山形大学学術研究院機械システム工学専攻准教授の多田隈理一郎氏の講演だった。講演の参加者がTwitter上で球状歯車機構について投稿すると、瞬く間にこの存在が知れ渡った。

 インターネット上での人気ぶりは国内にとどまらず、国外にも広がっている。開発者がYouTubeに投稿した解説動画には600件以上のコメントが殺到し、そのほとんどは英語圏からの声だった。3Dプリンターを使って球状歯車の自作に挑戦する動きまで出てきており、まさに「バズっている」状態だ。「(SNSなどの反響は)意外だった。あまり関係のない世界と考えていたので、驚いている」と開発者の1人である多田隈理一郎氏は語る。

 球状歯車機構を組み込んだアクチュエーター(以下、球面モーター)を開発するのは、多田隈理一郎氏と東北大学大学院情報科学研究科タフ・サイバーフィジカルAI研究センター准教授の多田隈建二郎氏、同特任助教の阿部一樹氏だ。出力軸となる球状歯車の中心で3本の回転軸は直交しており、原理的に回転範囲の制限はない。球面モーターは、ロボットアームの関節部分や、ドローン用カメラの画面揺れ防止に使うジンバル機構などに応用できる(動画2)。

動画2
(出所:多田隈理一郎氏)

 従来、回転3自由度を実現するさまざまな方法がある。それらに対して今回開発した球面モーターは、「小型・軽量で、動力伝達効率が高い」(東北大学大学院の阿部氏)という特徴を持つ。