2024-06-11 ノースカロライナ州立大学(NCState)
ノースカロライナ州立大学の研究者たちは、厚さ1ミリ未満のソフトロボットの変形と動作を制御できる小型のソフト油圧アクチュエーターを開発しました。この技術は形状記憶材料と組み合わせることもでき、望む形に固定し、必要に応じて元の形に戻すことが可能です。
◆研究チームは、3Dプリント技術と形状記憶ポリマーを用いて、マイクロスケールでソフトアクチュエーターを作成しました。ソフトロボットは二層構造で、第一層はマイクロ流体チャネルを含む柔軟なポリマー、第二層は形状記憶ポリマーで、全体の厚さは0.8ミリです。流体をチャネルに送り込むことで、ロボットの形状や動作を制御します。
◆研究者たちは、グリッパーなどのソフトロボットを実演し、油圧で物体をつかんだ後、熱を加えて形状を固定し、移動後に再加熱して物体を放すことができることを示しました。この技術は、マイクロスケールのソフトロボットや医療工学などの分野での応用が期待されています。
＜関連情報＞
- https://news.ncsu.edu/2024/06/mini-actuators-for-soft-robots/
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202402517
完全に3Dプリントされた、形状記憶効果による変形と操作のための小型軟質油圧アクチュエータ Fully 3D-Printed Miniature Soft Hydraulic Actuators with Shape Memory Effect for Morphing and Manipulation
Haitao Qing, Yinding Chi, Yaoye Hong, Yao Zhao, Fangjie Qi, Yanbin Li, Jie Yin
Advanced Materials Ppublished: 29 May 2024
DOI:https://doi.org/10.1002/adma.202402517
Abstract
Miniature shape-morphing soft actuators driven by external stimuli and fluidic pressure hold great promise in morphing matter and small-scale soft robotics. However, it remains challenging to achieve both rich shape morphing and shape locking in a fast and controlled way due to the limitations of actuation reversibility and fabrication. Here, fully 3D-printed, sub-millimeter thin-plate-like miniature soft hydraulic actuators with shape memory effect (SME) for programable fast shape morphing and shape locking, are reported. It combines commercial high-resolution multi-material 3D printing of stiff shape memory polymers (SMPs) and soft elastomers and direct printing of microfluidic channels and 2D/3D channel networks embedded in elastomers in a single print run. Leveraging spatial patterning of hybrid compositions and expansion heterogeneity of microfluidic channel networks for versatile hydraulically actuated shape morphing, including circular, wavy, helical, saddle, and warping shapes with various curvatures, are demonstrated. The morphed shapes can be temporarily locked and recover to their original planar forms repeatedly by activating SME of the SMPs. Utilizing the fast shape morphing and locking in the miniature actuators, their potential applications in non-invasive manipulation of small-scale objects and fragile living organisms, multimodal entanglement grasping, and energy-saving manipulators, are demonstrated.
