ハーバード大学の研究者が空気圧式タコを製造

Nature誌に彼らの研究を説明し、研究者たちは、ソフトロボティクスが人間と機械の相互作用に革命をもたらす可能性があると述べた。 完全に準拠したロボットを構築するためのこれまでの取り組みは、障害に直面しています。 他のソフトボディロボットは、固定電源を内蔵しているか、外部の電気システムまたは空気圧システムに接続されています。

「ソフトロボット工学の分野に対する長年のビジョンは、完全にソフトなロボットを作成することでしたが、バッテリーや電子制御などの剛性コンポーネントを類似のソフトシステムに置き換え、それをすべてまとめることに苦労していました」ハーバードジョンA.ポールソンスクールオブエンジニアリングアンドアプライドサイエンスの教授、ロバートウッド。 「この研究は、より複雑な設計の基盤となる、シンプルで完全にソフトなロボットの主要なコンポーネントを簡単に製造できることを示しています。」

直径約7 cmの小さなタコの形をしたこのデバイスは、さまざまな硬度のシリコーンゲルでできています。 ハーバードのオクトボットは「空気圧」ベースで、加圧ガスではなく圧縮空気で駆動されます。 代わりに、燃料電池内の少量の50％過酸化水素水が白金触媒と反応し、液体を大量のガスに変換します。このガスはオクトボットの腕に流れ込み、8つの独立した四肢のコンパートメントを膨張させます。 その後、ガスを排出すると、アームが元の位置に戻ります。

オクトボットは電子制御に依存しません。 その代わりに、研究者は、マイクロコントローラーをソフトコントローラーおよびマルチマテリアルの埋め込み3D印刷方法として使用し、成形されたエラストマーロボット本体内に空気圧ネットワークを作成しました。 ハイブリッドアセンブリアプローチにより、チームはソフトリソグラフィ、成形、3Dプリンティングを使用して、ソフトロボットの自律的で自由な操作に必要なさまざまな材料と機能要素を迅速に製造できます。

ソフトコントローラー内のチェックバルブとスイッチバルブのシステムは、システムへのおよびシステムを通る流体の流れを調整します。 幅がわずか数百ミクロンのフローチャネルがソフトコントローラーにパターン化されます。 電気的な類推として、逆止弁、燃料タンク、発振器、反応室、アクチュエータ、および通気口は、それぞれダイオード、電源コンデンサ、電気発振器、増幅器、コンデンサ、プルダウン抵抗器に似ています。

操作を開始するには、0.5 mlの燃料をシリンジポンプを介して2つの燃料タンクに注入します。 燃料タンクは、約50 kPaの圧力まで弾性的に膨張し、燃料を発振器に押し込みます。 発振器には、燃料を白金を含む反応室に交互に送り込み、急速に分解するピンチバルブとチェックバルブのシステムが含まれています。 下流のチェックバルブは、結果として生じる加圧ガスがソフトコントローラーに戻るのを防ぎ、アクチュエーターに流れます。 ガス圧はアクチュエータをそらせ、通気口から大気に排出します。 排気すると、一方の反応室への燃料の流れが停止し、他方への流れが始まり、他の下流の触媒室とアクチュエータネットワークで同様のシーケンスが開始されます。

アセンブリプロセスの単純さは、より複雑な設計への道を開くと、この論文の大学院生であり共著者であるRyan Truby氏は述べています。 次に、ハーバードチームは、クロール、泳ぎ、環境と相互作用できる空気圧式タコの設計を望んでいます。 いつか、ソフトロボットが外科手術に使用されたり、ツールやカメラをアクセスしにくい場所に押し込んだりすることがあります。