優しい

アンドリュー・コルセリ

ノースカロライナ州立大学の研究者らは、水滴を拾うのに十分な優しさ、14.1ポンドの重さを拾うのに十分な強度、布を折りたたむのに十分な器用さ、そしてマイクロフィルムを拾うのに十分な精度を備えたロボット把持装置を開発した。人間の髪の毛の20分の1の細さです。

研究者らは、製造用途の可能性に加えて、前腕の筋肉によって生成される電気信号によってグリッパーを制御できる技術とこのデバイスを統合し、ロボット義肢での使用の可能性を実証しました。

「強度、精度、優しさのトレードオフのため、超軟質、極薄、重量物体を扱える単一のソフトグリッパーを開発するのは困難です」と責任著者のジエ・イン氏は述べた。 「私たちのデザインは、これらの特性の優れたバランスを実現しています。」

新しいグリッパーの設計は、折り紙に似ていますが、二次元の材料シートを切断したり折りたたんだりして三次元形状を形成する、切り紙の芸術を取り入れた前世代の柔軟なロボット グリッパーをベースにしています。

「当社の新しいグリッパーも切り紙を使用していますが、以前の設計から多くのことを学んだため、大幅に異なります」と共著者の Yaoye Hon 氏は述べています。 「私たちは基本的な構造自体と、グリッパーの軌道、つまり物体を掴むときにグリッパーが物体に近づく軌道を改善することができました。」

「ロボットグリッパーの強度は、一般的に可搬重量と重量の比率で測定されます」とイン氏は語った。 「当社のグリッパーの重さは 0.4 グラムで、最大 [14.1 ポンド] まで持ち上げることができます。 これはペイロード重量比約 16,000 です。 これは、ペイロード重量比のこれまでの記録である 6,400 の 2.5 倍です。 優しさと正確さという特徴を併せ持つグリッパーの強度は、幅広い用途を示唆しています。」

研究者らはまた、把持装置を筋電義手と統合した。 「このグリッパーは、特定のタイプのジッパーを閉めたり、コインを拾ったりするなど、既存の補綴装置を使用して実行するのが難しい作業のための強化された機能を提供しました」と共著者のヘレン・ファン氏は述べています。

「新しいグリッパーは既存の義手の機能をすべて置き換えることはできませんが、他の機能を補うために使用できる可能性があります」とフアン氏は付け加えた。 「そして、切り紙グリッパーの利点の 1 つは、ロボット義肢で使用されている既存のモーターを交換したり増強したりする必要がないことです。 グリッパーを使用する場合は、既存のモーターをそのまま利用できます。」

概念実証テストでは、切り紙グリッパーを筋電プロテーゼと組み合わせて使用​​して、本のページをめくったり、ブドウの木を摘み取ったりできることが実証されました。

「グリッパーの設計には、ロボット義肢や食品加工から製薬やエレクトロニクス製造に至るまで、さまざまな分野で応用できる可能性があると考えています」とイン氏は言う。 「私たちは業界パートナーと協力して、このテクノロジーを活用する方法を見つけることを楽しみにしています。」

イン氏は Tech Briefs の独占インタビューに応じ、長さと明瞭さのために編集されました。 以下をお読みください。

技術概要：仕事を始めたきっかけは何ですか？

陰 ：昨年、私たちは切り紙に関する論文を発表しました。 その研究では、このグリッパーがグラスパーとして使用できることを実証し、おそらく 500 グラムの重量を持ち上げることができることも実証しました。 これは手動で使用する場合のみ、または手を伸ばしてすべてのデモンストレーションを行う場合に限ります。ここでは、より実用的なことを考え、実際のアプリケーションを拡張したいと考えています。 たとえば、ロボットアームや義手とどのように統合できるかなどです。

最初の質問は、どのように統合できるかということであり、2 番目の、実際にはより根本的な質問は、どのように設計を改善できるかということです。 そこで、キュウリの蔓が曲がっていて、先端がカールしていることからインスピレーションを受けて、新しいデザインを考案しました。 リボンのデザインにはX型を使用しています。