科学者チームが開発した電子皮膚は、外科手術の補助や人々の移動を支援する、柔らかくて柔軟なロボットデバイスへの道を開く可能性があります。 A team of scientists has developed electronic skin that could pave the way for soft, flexible robotic devices to assist with surgical procedures or aid people’s mobility.
2023-02-23 エディンバラ大学
◆この技術により、最も繊細な環境下でもロボットの動きを正確に検出できるようになり、ソフトロボット工学の飛躍的な進歩につながる可能性があると、専門家は述べています。
◆金属や硬質プラスチックではなく、柔軟な素材でできたe-skinを搭載したソフトロボットは、手術器具、人工装具、危険な環境を探索する装置など、さまざまな用途に利用できる。可動域が決まっている従来の硬質ロボットとは異なり、ソフトロボットは非常に柔軟性に富んでいる。
◆このことは、ロボットが正確な作業を行い、人や環境と安全に相互作用するために不可欠なセンシングシステムの開発にとって大きな課題となっている、と研究者は述べている。
◆e-skinがなければ、ソフトロボットは自分自身の動きや形、そしてそれらの性質が環境とどのように相互作用するかを理解することが困難です。
◆エジンバラ大学の研究チームは、同大学の商業化サービスであるEdinburgh Innovationsと共同で、この問題を克服する技術を開発し、ソフトロボットに高精度でリアルタイムのセンシング能力を提供することに成功しました。
◆研究者たちは、ワイヤーと高感度検出器を埋め込んだ薄いシリコンの層からなる、柔軟なe-skinを作りました。
◆この厚さ1mmのe-skinと人工知能を組み合わせることで、ソフトロボットに、3次元での運動や変形をミリ単位の精度でリアルタイムに感知する能力を持たせることができた。
◆研究チームは、このe-skinを柔らかいロボットの腕に装着してテストを行った。その結果、デバイスのあらゆる部分において、曲げ、伸ばし、ねじりといった複雑な動きを感知できることがわかった。
◆今回開発した技術は柔軟性があるので、さまざまなソフトロボットに応用して、自分自身の形や動きを正確に認識できるようにすることができます。
＜関連情報＞
- https://www.ed.ac.uk/news/2023/flexible-e-skin-spur-rise-soft-machines-that-feel
- https://www.nature.com/articles/s42256-023-00622-8
伸縮自在の電子皮膚と変換器により、ソフトロボットの高解像度形態復元を実現 Stretchable e-skin and transformer enable high-resolution morphological reconstruction for soft robots
Delin Hu,Francesco Giorgio-Serchi,Shiming Zhang & Yunjie Yang
Nature Machine Intelligence Published:23 February 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s42256-023-00622-8
Abstract
Many robotic tasks require knowledge of the exact 3D robot geometry. However, this remains extremely challenging in soft robotics because of the infinite degrees of freedom of soft bodies deriving from their continuum characteristics. Previous studies have achieved only low proprioceptive geometry resolution (PGR), thus suffering from loss of geometric details (for example, local deformation and surface information) and limited applicability. Here we report an intelligent stretchable capacitive e-skin to endow soft robots with high PGR (3,900) bodily awareness. We demonstrate that the proposed e-skin can finely capture a wide range of complex 3D deformations across the entire soft body through multi-position capacitance measurements. The e-skin signals can be directly translated to high-density point clouds portraying the complete geometry via a deep architecture based on transformer. This high PGR proprioception system providing millimetre-scale, local and global geometry reconstruction (2.322 ± 0.687 mm error on a 20 × 20 × 200 mm soft manipulator) can assist in solving fundamental problems in soft robotics, such as precise closed-loop control and digital twin modelling.
