月や火星への移住を考えている方には残念なお知らせです。住居を見つけるのは少し難しいのです。幸いなことに、NASAは（いつものように）先を見据えており、惑星外への移住に不可欠な要素となるかもしれない、自己組み立て式ロボット構造を公開しました。
本日、Science Robotics誌に掲載されたNASAエイムズ研究センターの論文では、「自己再プログラム可能な機械メタマテリアル」と呼ばれるものの開発と試験について解説されています。これは、自ら構築する建物を非常に正確に表現したものです。その頭文字は「Automated Reconfigurable Mission Adaptive Digital Assembly Systems（ARMADAS）」です。
「この種の建設技術は、非常に幅広い用途に活用できると考えています」と、筆頭著者のクリスティン・グレッグ氏はTechCrunchに語った。「短期的には、私たちのアプローチの堅牢な自律性と軽量構造は、月面や宇宙空間といった過酷な環境での用途に大きなメリットをもたらします。これには、宇宙飛行士の到着前に必要となる月面における通信塔やシェルターの建設、そしてブームやアンテナといった軌道上構造物が含まれます。」
自己構築構造の基本的なアイデアは、建築材料（ボクセルと呼ばれる立方八面体フレーム）とそれを組み立てる2種類のロボットとの巧みな相乗効果にあります。
あるタイプのロボットは、二足歩行で表面を歩きます。これは、私たちの生物学におけるキネシン輸送分子にヒントを得たようで、バックパックのようにボクセルを背負っています。ボクセルが取り付けられると、フレーム自体にミミズのように内蔵された締結ロボットが滑るように動き、可逆的な接続ポイントを締め付けます。どちらのロボットも強力なセンサーシステムを必要とせず、動作原理上、高い精度も必要としません。
この投稿の画像のほとんどに、ウォーカー2台とファスナーワームが写っています。こちらは輸送ウォーカーが配置ウォーカーにボクセルを渡しているところです。ファスナーボットは下の方で待機しており、フレームを所定の位置に固定するのを待っています。
ピースの形状により、構造強度を維持しながら様々な角度で取り付けることができます。これらのピースで作ったドームの上に岩を置くのはおそらく望ましくないでしょうが、断熱材やシーラントを追加して住居を作るための土台としては最適です。
テッククランチイベント
サンフランシスコ | 2025年10月27日～29日
「このタイプの構造は、居住施設、計測機器、あるいは軌道上や月面上のその他のインフラ（電柱、宇宙船着陸施設など）を含む、長期的かつ非常に大規模なインフラに特に適していると考えています」と、共著者のケネス・チャン氏は述べています。「私たちにとって、構造物とすべてのロボットシステムは、空間と時間にわたって最適化できるリソースです。構造物だけをそのまま残しておく（そしておそらくロボットで定期的に点検する）ことが最適な状況は常に存在すると思われますので、私たちはそこから始めました。」
グレッグ氏は、作品自体も現場で製作できると指摘した。
「ボクセルは様々な材料や製造プロセスから作ることができます。最終的には宇宙応用に向けて、月やその他の惑星で現地で見つかった材料からボクセルを作りたいと考えています。」
もちろん、作業中のロボットのビデオは高速化されていますが、工場や歩道での作業とは異なり、宇宙や他の惑星の表面で物を作る場合、速度は必ずしも重要ではありません。
「私たちのロボットは、この論文で示したよりも速く動作できますが、それを実現させることが主な目標にとって重要だとは考えませんでした。基本的に、このシステムを高速化するには、より多くのロボットを使うことです」とCheung氏は述べた。「スケーラビリティ（速度とサイズ）に関する全体的な戦略は、スケールの複雑さを、計画とスケジュール、そして故障の検出と修理を行うアルゴリズムに委ねることです。」
研究室で開発されたロボットは、256個のボクセルを4.2日間かけて組み立て、実用的なシェルター構造を完成させました。その作業開始時の様子をご覧ください（繰り返しますが、リアルタイムではありません）。
もし彼らを乗組員より1年早く火星や月に送り込んでいたら、余裕を持って2倍の大きさの構造物を12個も建造できただろう。あるいは、後から外側に必要なプレートを取り付けて密閉することもできたかもしれない。これは本日発表された論文の範囲外だが、明らかに次のステップとなるだろう。
この実験環境ではロボットはテザーで電力を供給されていますが、バッテリー駆動または現場電源での稼働を念頭に置いて設計されています。ファスナーロボットは既にバッテリー駆動ですが、研究者たちは作業の合間や作業中であっても歩行ロボットを充電する方法を検討しています。
「ロボットは発電所で自律的に充電したり、無線で電力を送電したりできるようになると考えています。おっしゃる通り、電力は構造物自体を通して送ることも可能で、ロボットへの電力供給だけでなく、構造物の装備にも役立つかもしれません」とグレッグ氏は述べた。
このロボットのいくつかのバージョンは既に宇宙飛行し、微小重力下での作業も行っているので、その点については心配ありません。また、月のような地球以外の重力環境でも作業を行うことは、原理的に可能です。とはいえ、これはほんの始まりに過ぎません。2x4材や釘の存在を明らかにしたようなものです。このロボットの可能性や、彼らがどのようなものを作ることができるかのコンセプトイラストについては、こちらのNASAのニュース記事をご覧ください。
「実験室環境向けのロボットの次期バージョンは、最初のバージョンで得た教訓に基づき、より高速で信頼性の高いものになるでしょう。様々な種類のビルディングブロックを構造物に統合し、機能的な装備を提供する方法を理解することに非常に興味を持っています」とグレッグは述べた。
同様に、少数のロボットではなく、多数のロボットを用いた構造物の研究も継続されるでしょう。簡素なシェルターであれば、歩行者2人でも4日かかるかもしれませんが、10倍の大きさのシェルターであれば100倍の時間がかかるかもしれません。しかし、多くのロボット、特にロボットの手があれば、作業は楽になります。
