アメリカのエンジニアは、圧力、曲率、内圧の変化に反応する3種類のセンサーを備えたソフトアクチュエータを開発しました。このような3D印刷されたアクチュエータは、さまざまな硬度と表面レリーフを備えた小さな物体を損傷することを恐れずにキャプチャするために使用できます、と科学者はAdvancedMaterialsに書いています。
ロボットアームや同様の自動把持装置の問題の1つは、卵を絞ることができる力ができる力とはかなり異なるため、通常、持ち上げて保持する必要のあるオブジェクトのプロパティに調整するのが難しいことです。金属球に適用されます。この問題を解決するには、自動装置はフィードバックシステムを使用して、圧縮された物体の機械的応答を分析し、その反力を測定し、自身の圧力を急速に変化させる必要があります。同様の特性を持つデバイスはすでに作成されていますが、それらはすべて、さまざまなタイプの外部の影響に関して不十分な感度と特異性を持っています。
ハーバード大学のジェニファー・ルイスが率いるエンジニアは、3種類のセンサーで構成され、機械的応答に応じて押す力を制御できる人工体性感覚システムを備えたソフトアクチュエータを製造する新しい技術を開発しました。科学者たちは、3Dプリントを使用して柔軟なエラストマーからそのようなアクチュエータを作ることを提案しました。
アクチュエータの弾性エラストマーマトリックスは、3つのシリコーン要素から組み立てられ、埋め込まれた3D印刷技術を使用して、かなり複雑な形状の薄いチャネルのメッシュを得ることができます。これらのチャネルの1つは、デバイスを曲げる空気圧システムとして機能し、さらに3つには、イオン伝導性を備えた非ニュートンゲルがありました。そのようなチャネルが絞られたり引き伸ばされたりすると、それらの形状が変化し、したがってそれらの導電率が変化します。したがって、チャネル抵抗の変化は、構成を変更するための信号として使用できます。接触センサー、内圧センサー、曲率センサーの3つのチャネルはそれぞれセンサーの1つとして機能しました。
内部3Dプリントを使用してアクチュエータを取得するスキーム
最初に、研究の著者は、そのようなデバイスが湿度センサーとして使用できることを示しました。含水量に応じて、シリコーンマトリックスは収縮または膨張する可能性があり、これはイオン伝導センサーを使用して検出できます。
外部の機械的影響への応答に基づくアクチュエータのアプリケーションは、はるかに興味深いものです。いくつかの異なるタイプの外部の影響に対するデバイスの応答を測定した：異なる方向への曲げ、短い打撃、および空気圧システムのチャネル内の内圧の変化、科学者は、そのようなシステムが3つのセンサーは、外部センサーおよび内圧としての変化に反応し、これに応じて構成を変更する体性感覚システムとして使用できます。
ボールを握るときのロボットアームの状態に応じた3種類のセンサーの抵抗の変化
次に、3つのアクチュエータから、科学者はロボットアームを組み立てました。これは、さまざまな物体を圧迫して保持できる把持装置です。この手の3つの「指」のそれぞれの曲率と圧縮力は、オブジェクトの機械的特性とその表面の特性に応じて自動的に調整されます。エンジニアは、摂氏-10度から95度の温度でロボットアームをテストしました。また、重量、サイズが異なり、表面にレリーフが異なるいくつかのボールについてテストしました。ロボットアームは、提案された各タスクにうまく対処し、センサーの抵抗を変化させ、それに応じて圧縮力を変化させました。
ここにビデオがあるはずですが、何かがうまくいきませんでした。
研究の著者は、彼らが開発した技術により、フィードバックシステムに参加する信号の処理を著しく遅らせることなく、長時間動作できる高感度のアクチュエータを得ることができると述べています。開発者は、そのようなまたは同様の敏感なデバイスが、外科手術中の助手として、または壊れやすいまたは繊細な物体の繊細な操作のために使用されるロボットの重要な要素になることを望んでいます。
昨年、科学者たちは、同じく3Dプリンターで印刷され、ガス膨張セルのシステムによって制御されるマニピュレーターを使用して、ソフトロボットアームを作成することを提案しました。これに先立ち、別の科学者グループが完全に柔らかいロボットタコを開発しました。これは固体元素をまったく含まず、過酸化水素の分解を電源として使用します。
