音波で推進する超小型ドローンを開発(These tiny drones are powered by sound)

2026-08-14 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)のMICROBS研究室は、音波を推進力に変換して飛行・移動する超小型ロボットを開発し、その成果をScience Advancesに発表した。研究では、瓶の口を吹いた際に生じる「ヘルムホルツ共鳴」の原理を利用し、特定周波数の音に共鳴する中空構造(音響共鳴器)を設計した。この共鳴器内では空気振動が集中した噴流として放出され、推力を発生させる。研究チームは、異なる周波数に応答する複数の共鳴器を搭載した小型ボートを製作し、音の周波数を切り替えることで進行方向を制御し、自律航行も実証した。さらに3Dナノプリンティング技術を用いて、重量わずか150マイクログラムの超小型飛行体(マイクロフライヤー)を開発した。1つの機体はロケットのように直接上向き推力を発生し、別の機体は微小な羽根を毎分13,000回転させてヘリコプター型の揚力飛行を実現した。モーターや電子回路を搭載しないため極めて軽量化が可能であり、将来的には音に応答して形状を変化させる新しいロボットや超小型飛行体への応用が期待される。

音波で推進する超小型ドローンを開発(These tiny drones are powered by sound)
The MICROBS Lab’s microfliers. 2026 EPFL/MICROBS – CC-BY-SA 4.0

<関連情報>

小型ロボット用無線式空気駆動アクチュエータとしての音響共振器 Acoustic resonators as wireless actuators in air for small-scale robots

Junsun Hwang, Quentin Angéloz, Ashwin Subramanian Murugan, Hervé Lissek, and Mahmut Selman Sakar
Science Advances  Published:12 Aug 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aef5620

Abstract

While acoustic resonators have been extensively studied in liquids for the realization of untethered microrobots, their implementation in air remains largely unexplored. Here, we revisit the classical principle of Helmholtz resonance and show that 3D printed cavities with sizes ranging from centimeter to micrometer generate spatiotemporally controlled thrust ranging from millinewton to micronewton upon resonance excitation. We provide a comprehensive design framework to efficiently harness acoustic and aerodynamic forces that are validated through analytical modeling, numerical simulations, and experiments. We show robotic navigation of small-scale boats powered by either air-borne or structure-borne sound, highlighting the versatility of the actuation scheme. We present one type of microflier propelled by vertical thrust that weighs only 150 micrograms with a thrust-to-weight ratio of 4.9 and another type of microflier propelled by a rotor that weighs only 184 micrograms and rotates as fast as 13,000 revolutions per minute. The actuation scheme is compatible with even further miniaturization, pushing the boundaries of robotics and aeronautics.

0109ロボット
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました