ロボットグリッパーは、前例のない強さと繊細さの組み合わせを提供します

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、6.4キログラム（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、そしてピックする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の薄さのマイクロフィルムをアップします。 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、優しさの間のトレードオフのため、超柔らかく、極薄で重い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、この研究に関する論文の責任著者であり、共同研究者のジエ・イン氏は言う。ノースカロライナ州立大学の機械および航空宇宙工学の教授。 「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、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参考にした、前世代の柔軟なロボット グリッパーに基づいて構築されています。

「私たち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ので、大きく異なります」と、論文の共著者で最近博士号を取得したヤオイェ・ホン氏は言う。 ノースカロライナ州立大学を卒業。 「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。」

新設計はグリッパーの構造全体に力を分散させることで、高い強度と優しさを実現しました。

「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」とイン氏は言います。 「当社のグリッパーの重さは 0.4 グラムで、最大 6.4 キログラム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。」

新しい技術のもう 1 つの利点は、その魅力的な特性が、グリッパーの製造に使用される材料ではなく、主にその構造設計によってもたらされることです。

「実際的に言えば、これは、頑丈な植物の葉などの生分解性素材でグリッパーを製造できることを意味します」とホン氏は言います。 「これは、食品や生物医学材料を扱うときなど、限られた時間だけグリッパーを使用したい用途に特に役立つ可能性があります。 たとえば、グリッパーを使用して針などの鋭利な医療廃棄物を処理できることを実証しました。」

研究者らはまた、グリップ装置を筋電義手と統合しました。これは、義手が筋肉の活動を使用して制御されることを意味します。

「このグリッパーは、特定の種類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に強化された機能を提供しました」と、論文の共著者でジャクソン・ファミリー・ディスティングイッシュのヘレン・ファン氏は述べています。ノースカロライナ州立大学およびノー​​スカロライナ大学チャペルヒル校の生体医工学共同学部の教授。

「新しいグリッパーは既存の義手の機能のすべてを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」とフアン氏は言います。 「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、研究者らは、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、ブドウの木を摘んだりできることを実証した。