多田隈理一郎教授は、全方向に駆動する「球状歯車」の研究で注目を集める。当初は樹脂製だったが、より耐久性を高めるために工作機械の５軸マシニングセンタ（MC）でアルミ合金製の球状歯車を作った。球状歯車をロボットの関節や搬送装置に搭載することで、従来に比べ素早く柔軟な動作を実現できるようになる。

　多田隈教授は、全方向に駆動する球状歯車の研究に取り組む。これまで素材に樹脂を使っていたが、新たにアルミ合金を加工して球状歯車を製造した。

　球状歯車は表面に歯がある球体で、X、Y、Zの３方向に無制限に回転できる。左右２カ所で、球状歯車とかみ合う特殊な形状の「鞍（くら）状歯車」と接している。球状歯車の表面に、通常の歯車ではかみ合えない「極」という同心円状の構造ができてしまう。そこで極と対応する構造を採用し、鞍状歯車を開発した。

　１つの鞍状歯車に対し２つのモーターで、回転とねじりの動きを出力する。モーターから、２つの運動を１つにして出力する「差動機構」を介して、鞍状歯車に動きを伝える。こうして従来の歯車では不可能な、３方向に自由な動きを実現した。

　球状歯車をロボットの関節部分に搭載すれば、アームの動きをより柔軟にできる。また、搬送装置に搭載した事例や球状歯車にカメラを取り付けた事例もあるという。「原理的には球状歯車を直径20mmほどにでき、ロボットなどのサイズを小型化できる点がメリット」と説明する。

　多田隈教授が全方向に駆動する歯車の研究を始めてから、10年以上がたつ。「磁力などで全方向に駆動する球面モーターもあるが、より確実に動力を伝達できる歯車で実現したいと思い研究に着手した」と振り返る。

　当初は３Dプリンターで、樹脂を積層造形して球状歯車を作った。さらに耐久性を高めるために、５軸MCでアルミ合金の加工を始めた。「量産を狙い、次はプレス加工を考えている」という。

――後編に続く

（ロボットダイジェスト編集部　水野敦志）