理想のロボットを数学で設計したら、ウニ似になった。20本の脚が球体から放射状に伸びたロボットが、壁を登り、砂地も密林も向きを問わず突き進む。
鍵を握るのは、”あらゆる方向に均等に力を出せる”数学的な性質だ。
アメリカ・デューク大学の研究チームが1500回以上のシミュレーションを重ねて生み出したロボット「アルゴス」は、人間や犬を模してきたロボット工学の常識を根本からくつがえすことになりそうだ。
この研究は「Science Robotics［https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.aec1725］」（2026年5月27日付）に掲載された。
人型でも犬型でもないロボット工学の新発想
ロボット工学の世界では長い間、お手本は自然界の動物だった。
ボストンダイナミクス社のヒューマノイド（人型）ロボット「アトラス」や、犬に似た四足歩行ロボット「Spot（スポット）」、他にも昆虫の構造を参考にした小型ロボットなど、多くが左右対称の動物の形を起点に設計されてきた。
デューク大学の総合ロボティクス研究室はまずその前提を疑うことから始めた。
「どの動物に似せるか」という問いを捨て、「数学的にあらゆる方向へ最も均等に動ける”形”とは何か」を考えたのだ。
チームは1500回以上の異なるロボット形状のシミュレーションを重ね、一つの答えにたどり着いた。
それが前も後ろも頭もない、見ためウニのような20本脚のロボット、その名も「アルゴス（Argus）」だ。
この名前は、ギリシャ神話に登場する「全身に無数の目を持つ巨人の番人」にちなんだもの。各脚の先端にカメラを備えたアルゴスの全方向の視野をその怪物になぞらえたという。
既存ロボットを大きく上回る動的等方性
チームが設計の指標に据えたのは「動的等方性（dynamic isotropy）」と呼ばれる数学的な概念だ。
それはロボットが、”あらゆる方向に対して重心をどれだけ均等に加速できるか”を、0から1のスコアで表すというもの。
スコアが1に近いほど、前後左右上下のどの方向にも同じように力を発揮できることを意味する。
現在の最先端ロボットのほとんどは、このスコアが0.6を下回る。
高度な四足歩行ロボット、ヒューマノイド、一般的なドローンも例外ではなく、どうしても得意な方向と不得意な方向が存在する。
一方、アルゴスはこのスコアで0.91を達成し、理論上の最大値に肉薄した。
研究室を率いるボーユアン・チェン博士はこう説明する。
ロボットがあらゆる方向に均等に加速できれば、特定の方向に向かって構える必要がなくなります。
前と後ろが同じになり、左と右も同じになる。ロボット制御という問題全体の性質が変わるのです
正十二面体が生んだ全方向対応の構造
0.91という高スコアの鍵は、「正十二面体」の立体形状だ。
12枚の正五角形で成るこの立体のどこから見ても均等な形状に基づき、20本の脚を放射状に配置した。
それぞれの脚は望遠鏡のように伸縮する構造で、1本あたり約4万5000円（300ドル）となかなか高価だ。
さらに各脚の先端には1個ずつ深度カメラ（距離情報も同時に取得できるカメラ）が取り付けられていて、20個の”目”全体でほぼ360度の視野をカバーする。
アルゴスの構造は、自然界の生き物と意外な共通点を持つ。
たとえば複眼で全方向を同時に捉える昆虫や、頭部を持たず体全体で動きを感知するウニなどがあてはまる。
どちらも単一の視点や方向に依存せず、分散した感覚器（センサー）と動力の協調によって動作する。
数学から純粋に導き出した設計が、はからずもウニのような放射相称（中心から放射状に広がる左右対称ではない対称性）の無脊椎動物、という自然界の形に近づいたのは興味深い。
博士課程の学生で共著者のジアシュン・リウ氏はこう振り返る。
アルガスの動きは、過去私たちが扱ってきたどのロボットとも全く違います。
アルゴスが木々の間や荒れた地形をナビゲートし、強い衝突にも耐えるところを初めて見たとき、「今までとは違う何かだ」と確信しました
転がって移動するロボットの発想自体は以前からあり、球形などはフィクションだけにとどまらず、中国で球形のパトロールロボットが導入された例もある。
ただアルゴスは、なめらかな場所以外でも移動できるなど、球形にありがちな弱点も克服しており、より実用的といえるだろう。
砂地、密林、壁面も向きを問わず突破
設計の正しさを確かめるため、チームはデューク大学のキャンパスでアルゴスを野外テストに連れ出した。
コンクリート、草地、密生した葉、柔らかい砂、濡れた地面、樹皮の上に至るまで、あらゆる地形を試したが、アルゴスはどの向きに置かれようとも問題なく移動した。
約13cmの段差を乗り越え、4.5kgの荷物を運び、約90cmの立方体を転がしながら追跡して押し続けることもできた。
どこからでも”見て”動けるアルゴスは、移動しながら動く物体を追跡することも、死角なしで周囲をスキャンすることも同時にこなせる。
さらに平行な2枚の壁の間で、垂直登攀もできる。20本の脚を複数のグループに分け、”支持”と”推進”を交互に切り替えながら垂直に登ってみせた。
脚が3本壊れても止まらず動く耐障害性
アルゴスの強みは動きだけにとどまらない。
テスト中、3本の脚が壊れても、残りの17本で動き続け、カメラが1個機能せずとも、残り19個が視野を補い、最高12cmの障害物コースを進んで行けた。
単一の視点や動力に依存しない分散型の構造が、そのまま障害への強さに直結する。
これは複眼を持つ昆虫や体全体で感知するウニが、一部の感覚器を失っても機能し続けるのと同じ原理だ。
アルゴスにとって有用な動作は、既存のロボットにみられるような一点集中型の能力からではなく、センサーと脚の協調から生まれる、というわけだ。
山火事監視から惑星探査まで広がる可能性
研究チームは2026年5月28日公開の動画の中で、アルゴスの設計が切り開く未来の応用をいくつか挙げている。
たとえば危険地帯の探索、山火事の早期発見に役立つ森林モニタリング、災害地域にあると便利な移動型の監視拠点、そして重力が低い環境でも有効に機能することから、他の惑星といった未知環境への投入も期待できるという。
研究員で共著者のボーシー・シア博士はこのように述べる。
動的対称性で設計することは、単なる理論的な好奇心にとどまりません。
この設計は、不整地や雑然とした環境、低重力の設定にさえ配備できるロボットを生み出します。”できること”を変えられるんです
ただし研究チームは、アルゴスはあくまでコンセプトの実証であり最終的な答えではない、と明記している。
研究者たちは、異なるロボットの形状を比べ、ゼロから新しい設計を生み出すための”数学的なものさし”を示したことにより大きな価値がある、と考えている。
アルゴスの設計は、1台のロボットを強化するようなものではない。
1台のロボットが”どのように感知し、動き、適応するか？”という、方法そのものの再考をうながす”問い”を投げかけるものだ。
人型でも犬型でもないウニ型の新設計。
この研究をきっかけに、これまでにないロボットが次々開発されそうだ。
■まとめ
この研究でわかったこと
- デューク大学の研究チームが、数学的に「あらゆる方向へ均等に動ける形」を追求した結果、ウニに似た20本脚ロボット「アルゴス」を開発
- 動的等方性スコア0.91を達成し、砂地・密林・壁面など多様な環境での走行と、3本脚が壊れても動き続ける耐障害性を実証
- この研究の本質的な価値は、従来の人型や犬型と異なるロボット形状を数学的に比較・評価する新しい設計指標を提示したこと
期待できる応用例
- 山火事の早期発見を目指す森林モニタリング
- 災害地域での移動型の監視拠点
- 低重力環境を活かした惑星探査
今後の課題
- コンセプトの実証段階であり、実用化に向けた耐久性・エネルギー効率・小型化などは未検証
- 1本あたり約4万5000円の脚を20本使用することから、コスト面での改善も課題
References: This creepy blob robot will keep going even if you break its legs［https://www.popsci.com/technology/unstoppable-blob-robot/］ / DOI: 10.1126/scirobotics.aec1725［https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.aec1725］
