デリケートなものの取り扱い

ソフトロボティクスの出現は、特に従来の硬いロボットでは損傷を受けやすい繊細な物体の取り扱いや操作に関して、ロボット工学の分野における大きな進歩を表しています。 ソフト ロボットは、柔軟な素材と柔軟な構造で構築されており、より穏やかで順応性のある方法で物体と対話できるようになります。 この機能は、物体の完全性が非常に重要である、食品取り扱い、医療用途、繊細な組み立てプロセスなどの業界で特に有利です。

ただし、繊細なオブジェクト操作にソフト ロボティクスを活用するにはトレードオフがあります。 ソフトロボットの優しさはその強みである一方、パワーと精度の点で限界にもなります。 従来の剛性の高いロボットは、通常、より大きな力を発揮し、より高い動作精度を実現できます。 ソフトロボットには強度と精度が不足しているため、重量物の持ち上げや公差が厳しい工業用組み立てなど、大きな力を必要とする作業への応用が制限される可能性があります。

このトレードオフに対処するために、研究者やエンジニアは革新的なソリューションを継続的に模索しています。 いくつかのアプローチには、ソフトロボット工学とリジッドロボット工学の両方の利点を組み合わせたハイブリッドシステムが含まれており、目の前の特定のタスクに能力を適応させることができる可変剛性のロボットを作成します。 さらに、ソフトロボットの繊細なハンドリング特性を維持しながら、強度と精度を向上させるために、制御アルゴリズムと材料の進歩が追求されています。

しかし、既存のシステムは、正確に動作し、重い物体を扱うことができるソフトロボットグリッパーを構築するという問題にまだ完全には取り組んでいません。 しかし、ノースカロライナ州立大学のチームによって最近報告された有望な研究は、ボールを大きく前進させるのに役立つかもしれない。 彼らは、水滴さえも拾えるほど穏やかでありながら、14ポンドを超える重さの物品も拾うことができるロボット把持装置を開発しました。 また、精度に関しては、グリッパーは一般的な人間の髪の毛よりも 40 倍細いマイクロファイバーを簡単に扱うことができます。

研究者用グリッパーのアイデアは、紙を折り、切断して三次元形状を形成する日本の紙を折る芸術である折り紙に関連する切り紙から来ています。 グリッパーはポリエチレン テレフタレートのシートからレーザーでカットされ、強度を最大化するデザインになりました。 この設計は、このチームが同様の手法を使用して実施した、これまでの一連の長い実験の結果として得られました。 物体をつかむためのグリッパーの作動は、蔓植物の曲がりくねった曲線からインスピレーションを得たものです。

グリッパーの強さと優しさは、動作中にデバイス全体に力を分散する独自の設計によって実現されます。 これにより、グリッパーの可搬質量比は約 16,000 という記録的な記録を達成しました。これは、以前の記録の 2.5 倍です。 また、その構造によってグリッパーに与えられる精度とジェントルレス性を考慮すると、以前は非現実的だった多くの新しい使用例が可能になります。

特に興味深いデモンストレーションでは、グリッパーが筋電プロテーゼと統合されていました。 この初期の作品は、この装置が人間の手の繊細さと力強さを一日で置き換えることができることを示しています。 研究チームはまた、食品や生物医学材料の取り扱い、あるいはジッパーを閉めたり、コインを拾い上げたりするなど、現在実行が困難な作業にもグリッパーが応用できることを検討しています。

グリッパーはスケールにも材料にも依存しないため、デバイスを簡単にスケールアップして非常に大きなジョブを処理したり、スケールダウンして小さなジョブを処理したりできることが注目されました。 研究者らは現在、耐久性と強度を最適化するための代替材料タイプを研究中です。