小型・中型・大型でも泳ぐ能力を維持するロボット魚(Small, medium or large, a robotic fish maintains its swimming ability)

2026-09-04 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

EPFLとニューヨーク大学(NYU)の研究チームは、河川から湖沼まで異なる水域で利用できる、サイズ可変型の魚型ロボット「ScaFi」を開発した。プロペラ式水中ロボットは水草に絡まったり、堆積物を巻き上げたり、生物を驚かせたりするため、浅瀬や植生の多い環境には不向きである。ScaFiは魚のように胴体を曲げて泳ぐ方式を採用し、前部を剛体、尾部を柔軟なガラス繊維製ロッドで構成。モーター1基と交差配置した腱によって尾部を「S字」に変形させる。ロッドの太さだけをサイズに応じて変更することで、0.6、1.1、2.9 mの3サイズを同一基本機構から製作した。実験では、サイズを調整すると3機とも魚に近い泳動パターンを維持し、河川やレマン湖、深さ15~30 cmの小川で実地運用できた。一方、大型化するとエネルギー効率が低下する課題も確認された。

小型・中型・大型でも泳ぐ能力を維持するロボット魚(Small, medium or large, a robotic fish maintains its swimming ability)
The scalable robot ScaFi. 2026 CREATE Lab EPFL CC BY SA-4.0

<関連情報>

ScaFi:複数の環境ニッチでの動作を想定した、長さ調節可能で柔軟性のあるパラメトリックロボット魚設計 ScaFi: length-scalable, compliant, parametric robotic fish design for operation in multiple environmental niches

Nana Obayashi,Alexandros Anastasiadis,Jessica Gumowski,Kai Junge,Kyle L. Walker,Karen Mulleners & Josie Hughes
npj Robotics  Published:03 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s44182-026-00105-z

Abstract

Aquatic creatures provide inspiration for robotic design, with morphologies spanning a vast range of scales. These scaled forms are suited to the performance and environmental demands of their habitats, influencing characteristics such as swimming speed, efficiency, and tail beat frequency. However, in artificial systems, the design of a single robot that can operate effectively across a wide range of physical sizes remains a challenge, with existing platforms typically optimized for a single scale and lacking generalizability. To address this, we propose a compliant subcarangiform-inspired robotic fish that requires only a single motor and can scale from several tens of centimeters to a few meters in body length. The tail design consists of a rigid forebody and a compliant tail incorporating fiberglass rods and a cross-over tendon routing. By applying a scaling law derived from a simplified hydrodynamic-elastic model, we maintain similar tail deflection and kinematics across scales, enabling comparable wake formation across sizes. We demonstrate the scalability of the design using three physical prototypes spanning lengths from 50 cm to over 2.5 meters. Particle image velocimetry confirms the formation of bio-inspired vortex wakes, while swimming experiments and field deployments highlight the platform’s robustness and adaptability across diverse aquatic environments.

0109ロボット
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