スイスのEPFL（ローザンヌ工科大学）とニューヨーク大学（NYU）の研究チームが、異なるサイズで同じ泳ぎ方を保つ魚型ロボット「ScaFi（スケーファイ）」を開発した。従来の魚型ロボットは特定のサイズに設計されたものが多く、サイズを変更する際は一から設計し直す必要があったが、この新しいアプローチにより、その課題を解決できる可能性が示されている。
魚の泳ぎ方を応用した設計
ScaFiはタラやサバなど、体の後ろ側を中心に曲げる魚に着想を得ている。この泳ぎ方の特徴は、自然界で非常に広いサイズ範囲の魚に共通していることだ。設計は極めてシンプルで、硬い前部と、ガラス繊維製の柔軟な尾部から構成される。1つのモーターが2本のケーブル（腱）を引き、尾部に「S」字形の曲げを生成することで、魚のような遊泳運動を実現する。
異なるサイズへの対応で変更が必要なのは、尾部を形成するロッドの直径だけ。ロボットが大きくなるにつれ、ロッドは比例して太くなり、尾部の曲げ具合を保つ。基本的なモーターメカニズムと交差ケーブルシステムは全サイズで共通のままであり、これが製造効率の向上につながる。
実験で確認された拡張性
研究チームは約0.6メートル、1.1メートル、2.9メートルの3種類のロボットを製作し、性能をテストした。最小のロボットが生成する水の渦巻きパターンは実際の魚によるものと類似しており、3つのサイズ全てにおいて、体の大きさで調整すると泳ぎ方の動きが密接に一致した。体長が最大5倍近く異なっていても、魚らしい動きのパターンが保たれていることが示唆される。
実地テストも実施され、中型ロボットはスイスの小川で、最大型はジュネーブ湖で、最小型は15～30センチメートル程度の浅い水路で展開された。小川でのテストではGPSが一時的に受信できなくなった状況でも、ロボットは泳ぎ続けたという。
残る課題と応用への展望
エネルギー効率の面では課題が残る。最小と中型ロボットはほぼ同等の効率を示したが、最大型は一貫して効率が低く、より強力なモーターが必要だった。抗力と慣性が原因とみられるが、詳細は未解決である。また、最小型は最も敏捷性に優れたが、逸脱からの回復は遅く、大型ロボットはその逆の傾向を示した。
この研究は、異なる環境の監視に必要なロボットの数を削減する可能性を示唆している。河川から湖沼まで、同じ設計原理で環境に応じたサイズのロボットを構築できれば、水生環境の調査・監視に革新をもたらす。スケーラビリティを軸とした魚型ロボット開発は、今後の水中探査プラットフォーム設計の新しい指針となるとみられる。
