次世代ゴムはロボットの皮膚や筋肉になる　感じて動くゴム「e-Rubber」豊田合成・慶應大が共同開発、ロボデックスで展示へ

編集部

e-Rubberがハプティクス領域で革新的と言われている理由を教えてください

米原氏

ハプティクス領域において、ほかのデバイスにはないe-Rubberならでは優位性は「低周波」と「柔らかさ」にあります。
現時点のe-Rubberは、電動や空圧、油圧など他のアクチェータと比較すると、まだ力は弱いのが実状です。しかし、なめらかさや柔らかさを活かした活用法があるのではないかと、慶應大学の南澤先生の講演を聞きに行った際にe-Rubberを紹介させていただいたところ、「この技術を探していた」と言って頂き、ハプティクス領域でのe-Rubberの研究・開発をご一緒させていただくことになりました。

e-Rubberはゴムなので、大きな特徴として薄さがあります。南澤先生のアドバイスでその薄さを活かして、巻いたり丸めたり、比較的自由な形で活用できます。厚さや強度が必要な場合には何層にも重ねることで厚くて強いゴムを作ることもできます。現在は小さいものですが、将来はサイズも大きくして、大面積のセンサーやデバイスに拡張することができます。これらの技術をロボデックスでは紹介したいと考えています。

編集部

南澤先生は日本バーチャルリアリティ学会の理事や、リアリティメディア研究機構の理事、超人スポーツ協会理事などを兼務され、ハプティクス研究で知られていますね

南澤氏

私はVR関連、特に触覚に関する研究を10年以上してきました。VRでは、いかに見せるかの視覚とともに、いかに触れあえるかという研究が以前から行われていて、スタートアップ企業も含めてVRで触覚を実現するいろいろな研究や技術が発表されています。

中でも大きく分けて、「力」と「振動」の2つをどう再現するかが重要です。押したり持ち上げるなどの重さや、ザラザラ感などの感触を振動と力でどう表現するか、などの研究が行われてきました。それに加えて、今まで表現が難しかったのが「柔らかさ」です。硬いモノを持つ、硬いモノで押されるなどの感覚は再現しやすいのに対して、柔らかい感触を生々しく再現するのは難しく、ほとんどできなかったのです。その理由はデバイス自体が硬いためです。人や動物など、柔らかくて温かいものに触れることを再現するとき、その柔らかさを表現するにはデバイスの素材自体が柔らかいものでなければダメなのではないか、と考えていた頃に、豊田合成さんからお話を頂いて、面白い、ぜひ一緒に研究したいと感じました。

南澤氏

触覚の周波数を説明するのは難しいのですが、例えば音の周波数との関係もあります。例えば、絹のような「サラサラ」感という感触は撫でたときの音も高いですが、触覚の音も高い高周波になります。サラサラの周波が下がるとザラザラになり、更にモコモコになりますが、擬音も人によって感じ方が異なりますので、難しいですよね(笑)。要は高周波を表現できるデバイスは今までもありましたが、e-Rubberは高周波だけでなく、低周波も両方ともにできるので画期的だと感じています。


触覚の再現では「軽くて、薄くて、柔らかい」ことはとても重要です。大きくて重たいVRゴーグルは没入感の阻害になりますが、触覚に関しては、視覚より更に装着していることを意識させないものが望ましいのです。絆創膏を貼っただけでも気になる人はいると思いますが、e-Rubberなら絆創膏のように軽くて、薄くて、巻けるようなものが開発できるのではないかと期待しています。もちろんワイヤレスにするなどのたくさんの課題はこれから解消していかなければいけません。

藤原氏

風船を膨らませるとき、息を吹き込み始める最初が一番、力を使いますよね。これが通常のゴムの特性で、最初の伸びに力が必要で後はそれほど力は入れなくても伸びていってパチンと切れます。しかし、皮膚や筋など、人体の場合は最初に伸びやすくて限界の手前で踏ん張って、それから切れる、つまりゴムとは逆の特性を持っています。しかし、e-Rubberの超分子構造は人体に近い特性があり、生体模倣に最も適している材料だと感じています。

黒木氏

医療分野では、遠隔診療や遠隔治療などが将来に向けてのテーマになっていますが、e-Rubberを使って触覚が共有できるようになれば、ロボットによる遠隔での触診も実現できるのではないかと考えています。例えば、乳がんのしこりの発見なども可能になるかもしれません。

編集部

南澤先生はe-Rubberがどのような領域で特に活用が進みそうだ、とお考えですか

南澤氏

研究室では3つのことに注力していて、その全てでe-Rubberは活用できそうだと感じています。
3つとは、エンターテインメントなども今あるものを「拡張」すること、感覚を体験として共有したり「シェア」すること、そして、全くゼロから新しい感覚を「創り出す」ことです。
エンターテインメント用では、私達は既にクリエイターの水口哲也さんと共同でPlayStation VR用に「シナスタジア・スーツ」の開発に携わっています。シューティングゲームで撃ったり撃たれたりなどの感覚を全身で感じられる共感覚スーツです。今あるアクチュエータを埋め込んだスーツで表現できない領域もe-Rubberなら再現できないか、そんな研究をしていきたいと思います。例えば、VRゲームの中で人や動物に触ったり、触れる、触れられる、押されたり、つかまれたり、抱きしめたり抱きしめられたり、という感覚の再現です。

編集部

手軽な実現方法としては、デバイスはグローブになるでしょうか

南澤氏

最初の製品形態としてはグローブかもしれません。それがベストのような服になったり、本格的なものではボディスーツ型のようなものがこれからも開発されていくと思います。ただ、その時に服やスーツの中に無数の硬いアクチュエータが埋め込まれていると、違和感を感じる人もいるでしょう。だからこそ布や繊維、ゴムのような柔らかくて装着して違和感がない、かつ面積全体で触覚を伝えられるような素材が最適になると考えています。
ここまではe-Rubberをアクチュエータとして利用するケースでしたが、センサーとして利用する場合は、ロボットが皮膚として全身に触覚センサーを纏う、そんな時代が来るかもしれませんね。

編集部

ロボットの皮膚としてはゴム素材でセンシングできる特製は最適かもしれませんね。ロボットの話題が出ましたのでお聞きしたいのですが、その他にはどのような応用方法が期待できますか

南澤氏

まずは遠隔操作、テレイグジスタンスの領域ですね。AI関連技術の進歩もあって、ロボットのビジョン(視覚)が識別したり判断できることが拡がり、ロボットが自動でやれることはロボットに任せておけばよいという時代になってきました。しかし、人の判断が必要だったり、人の作業をロボットが拡張している領域はまだまだたくさんあるので、これからますます触覚の必要性は出てくると思います。
医療で言えば、手術支援ロボットは医師が経過を判断しながら慎重に操作して手術を進めますが、現時点では触覚がありません。また、先ほども例として出ましたが、遠隔からロボット操作によって触診したり脈をはかるなどの診療は技術的には割と早く実現できそうな気がしています。医療のほかにも職人技が必要な分野ではロボットと触覚の組み合わせで実現できることはたくさんあると感じています。

編集部

認可などの課題は別として、乳がんの触診が技術的に実現できる見込みはどれくらい先のことでしょうか

南澤氏

3～4年で実現できるのではないでしょうか。実証実験やトライアルなら、もっと早く実現できるでしょう。また、テレイグジスタンスには「5G」(第5世代通信技術)が関連しますが、5Gの進化とともに技術的な進歩は一気に加速する可能性はあります。

編集部

産業用ロボットへの応用としてはどうでしょうか、特にセンシングにおいてはいかがでしょう

米原氏

産業用ロボットは位置制御において精度が高く、成熟した技術が使われています。今回のロボデックスではそこに触覚を入れたデモ「おでんロボ」を展示する予定です。ロボットが触って殻付きの卵か、それともゆで卵かを触覚で判断するものです。触覚が加わると人の代替で機械ができる作業やロボットによる自動化がより拡がると考えています。

南澤氏

もし、そのシステムに触覚のAI技術が加わると更に精度の向上が見込めます。とにかくいろいろなものを触って触覚データを蓄積し、ビッグデータをディープラーニングで機械学習することで、触覚からモノを認識したり、果実の成熟度を判断すること等ができるようになるかもしれません。

黒木氏

そうした流れから、ロボットに触覚センサーを早めに導入して、いち早くデータを収集しはじめることも重要かもしれませんね。

編集部

今後はどのように開発、実用化していくか、マイルストーンをお聞かせください

神崎氏

今回のロボデックスの出展のように、当社としては新しく開発した技術を迅速に公開して、その技術がどんな分野のどんな領域で活用できるかのお声を広く頂きたいと思っています。研究機関や企業の方々と連携してこの技術を育てていきたいと考えています。

南澤氏

現在のデモでは、センサーとe-Rubberを有線で接続していますが、それを無線化し、インターネットを介してデータのやりとりをすることが次のステップのひとつだと考えています。インターネットに繋がれば、遠隔操作や共有に実際の距離は問題ではなくなりますし、同じ触覚を多くの人と同時に共有できるようにもなります。また、今は指先のサイズですが、この面積を広げ、グローブや服、スーツなど、サイズを大きくしていきたいです。実はサイズを大きくしていくことは他にはないe-Rubberの特徴だと感じています。他の方法ではアクチュエータを並べて点を増やす方法になりますが、e-Rubberは面で広げていける可能性があるからです。

米原氏

将来は、「e-Rubber」を使って、センサーとアクチュエータが一体になって、かつ双方向でやりとりできるデバイスとして、提供できるように開発を進めています。