動物のしなやかな動きは、神経回路からの筋収縮指令と、それによって引き起こされる身体の物理的変化によって生じる。

従来、運動をつかさどる神経回路については詳しく調べられてきた一方で、環境との作用および反作用を介して、身体がどのように運動するかは明らかになっていなかった。この研究では動物の示す運動のうち、ぜん動運動に注目し、モデル化する対象に神経回路の研究が進んでいるショウジョウバエの幼虫を選択した。

シリコン樹脂を用いたソフトロボットは既に開発されていたが、ぜん動運動による移動はできなかった。このため、同研究では体節や地面との摩擦に改良を加えている。これまでのソフトロボットは体節を膨張させていたが、同研究では真空ポンプを用いて、実際の幼虫と同様に体節を収縮させている。

また、幼虫の腹部には靴のスパイクのような構造があり、その摩擦が前進運動に関わっていると考えられるため、同研究ではソフトロボットに前後非対称な摩擦が生じる仕組みを取り入れた。

適切な強度とタイミングで体節内の圧力をコントロールすることで、ぜん動運動に加え、幼虫の動きの特徴のいくつかも再現できるようになった。

幼虫は前進より後進運動の方が遅いことが知られているが、開発したソフトロボットでも同様の特徴が観察された。また、収縮力の強さが運動に与える影響についても、収縮力が強いほど運動速度が上がることが明らかになった。

この成果は、国際科学誌「PLOS ONE」に2023年4月5日付けで掲載された。