柔らかくて強い、ずっと無力

ロボットは、環境内のオブジェクトと正確かつ多用途に対話するために、さまざまなタイプのグリッパーを採用しています。 利用可能な多くのタイプの中で、メカニカルグリッパーは最も一般的で広く使用されています。 顎や指を使って物体を効果的に掴み、単純なピックアンドプレイス操作や複雑な操作作業を可能にします。 一方、真空グリッパーは吸引力を利用してガラスや電子部品などの滑らかで平らな表面の物体を安全に扱い、損傷を防ぐために物理的接触を最小限に抑えます。 磁気グリッパーは電磁力を利用して強磁性物体をしっかりと保持するため、困難な環境や危険な環境で特に有用であることが証明されています。

リストは数え切れないほどあり、ほぼすべてのユースケースに利用できるカスタマイズされたソリューションがあります。 しかし、特にソフトロボット工学に関しては、グリッパーの選択が少し制限されることがあります。 柔らかくても丈夫なデバイスを製造することは、十分に困難です。 しかし、剛性コンポーネントを導入せずに作動システムや感知システムを追加することはさらに困難です。 また、アプリケーションでグリッパーが電子機器をまったく使用しないことが必要な場合は、適切なものが見つかると幸いです。

しかし、これはまさにカリフォルニア大学サンディエゴ校のロボット工学チームと BASF 社が最近達成したことなのです。 彼らは、物体を持ち上げ、保持し、解放できる、3D プリントされた柔らかいロボット グリッパーを開発しました。 重力センサーやタッチセンサーも搭載。 そして、それを操作するために電子機器はまったく必要ありません。

この技術の進歩を可能にするために、特殊な溶融フィラメント製造 3D プリンティング アプローチが開発されました。 一般に、この印刷方法には制限があるため、オブジェクトは高度な剛性を持ち、また漏れやすい傾向があるため、多くの用途に使用できません。 しかし、チームのアプローチには、各レイヤーの作成中に連続したパスを描くことが含まれていました。 これにより、印刷物への欠陥の混入が回避されました。 また、より細かく、より詳細な構造を作成できるため、これらのプリントは通常のプリントよりも一桁柔らかくなる可能性があります。

欠陥のない印刷により、作動を引き起こす高圧の空気の流れを制御するチャネルと空気圧バルブの統合が可能になりました。 グリッパーのジョー内の物体によってタッチ センサーが作動すると、圧縮空気が内部チャネルに流入して物体をしっかりと掴みます。 手を正しい方法で回転させると重力センサーが作動し、空気圧が解放されてジョーが開きます。

この製造手順は、他のタイプの構造やソフトロボット用のグリッパーの製造にも利用できます。 研究者らは、将来的にはこのようなデバイスが産業、研究、探査作業に利用されることを想定している。 このシステムの柔らかさは、食品生産や果物や野菜の取り扱いなど、繊細な取り扱いが必要な特殊な用途にも使用できる可能性があります。 また、製造手順はデスクトップ 3D 印刷セットアップで実行できるため、この技術はさまざまな用途に広く使用できる可能性があります。