アメリカのノースウェスタン大学が「Phantom Twist」という名の低可視性ドローンを開発しました。このドローンは自身の回転によって低可視性を実現し、回転速度は毎秒25回に達します。この速度は人間の目の処理能力をはるかに超えています。興味深いことに、この運動のぼやけによってドローンは淡い半透明の影像となり、周囲の環境と融合しますが、完全に透明にはなりません。この研究を担当したマイケル・ルーベンスタイン（Michael Rubenstein）は、「ほとんどのドローンを隠す努力は、それらを周囲の環境に似せることです。
逆に、私たちは人間の知覚の運動の仕方を考慮してドローンを設計できるかどうかを問いかけました。持続的な運動によって低可視性を実現するというアイデアは、ほとんどの研究者が探求していませんでした。」
Phantom Twist ドローンのデザイン理念と技術的課題
目立たない場所に隠れたドローンは、しばしば野生動物や人間の行動を妨げることがあります。科学者たちは高科技の光学屈折から透明なプラスチック、さらには超現実的な擬装手法まで試みてきました。しかし、ノースウェスタン大学のロボット専門家チームは、ドローンを隠すことを試みるのではなく、ドローンの外観を変えることでその知覚を変えることに焦点を当てることに決めました。この開発では、標準的な静的クアッドコプターのデザインが置き換えられ、1つのモーターシステムに変更され、推進器とドローン全体の機体が逆回転して可視性を最大限に低下させます。クアッドコプターは通常、その重い中央機体が完全に静止しているため非常に目立ち、回転するのはプロペラだけですが、「Phantom Twist」は高速回転する天井ファンを模倣しています。
全体構造の回転により、ドローンの機体は半透明の円盤としてぼやけます。
コンピュータビジョンの専門家であり、この研究の共同著者であるエマ・アレクサンダー（Emma Alexander）は、人間の目の動作は固定露出時間のカメラに似ていると説明しています。「人間の目は信号を蓄積するのに時間がかかり、これはカメラの露出時間に大体相当します」とアレクサンダーは述べています。「物体が高速で回転しているとき、私たちはそれをぼやけて明確な特徴を失ったと知覚します。この新型ドローンはほぼ完全に透明であり、そのわずかな不透明な部品は背景と視覚的に平均化され、全体として微妙な霧感を呈します。」
未来のドローンの応用展望と課題
もちろん、この開発プロセスは簡単ではありませんでした。部品を回転する棒に取り付けるだけでは、真っ直ぐ飛ぶことは期待できません；全体構造のバランスを取ることは非常に困難です。この問題を解決するために、チームは設計作業を人工知能に委ねました。自動化設計パイプラインは、最初に20,000種類の数学的に安定した構成を生成しました。次に、最適化アルゴリズムがドローンの重い基本部品（バッテリー、回路基板、バランスウェイトなど）を繰り返し再配置しました。目標は、これらの部品が回転中に視覚的に重なり合わないようにすることです。人工知能はその後、100種類の実世界の背景でこれらの設計をシミュレーションし、人間の視覚に基づくメトリックを使用して評価しました。
スコアが低いほど、見えにくくなります。研究テストによると、この新しいデザインの可視性は従来のクアッドコプターの10倍です。
将来的には、この種のドローンが生態学的および産業調査において重要な役割を果たす可能性があります。ドローンは繁殖する鳥の数を数えたり、湿地をマッピングしたり、亀裂のある橋を検査したりするための重要なツールです。しかし、その騒々しい機械音はしばしば野生動物を驚かせ、自然な行動を変えてしまいます。空に溶け込むことができるドローンは、動物を驚かせることなく観察を行うことができます。しかし、この技術はまだ完璧ではありません。たとえば、そのプロペラの音は依然として聞こえ、誰かが注意深く観察すれば、時折そのカーボンファイバー支柱の淡い輪郭を捉えることができます。しかし、チームは次世代製品の開発に着手しており、音響ダンピングと完全透明な材料を組み込むことを目指しており、ドローンが本当に消えることを目指しています。
この研究成果は、2026年にオーストラリアのシドニーで開催される「ロボティクス：科学とシステム」会議で発表される予定です。